Filmes híbridos PMMA-siloxano modificados com nanotubos de carbono para proteção de materiais metálicos contra corrosão

Using the sol-gel process, organic-inorganic hybrid coatings were synthesized by incorporation of different concentrations of functionalized carbon nanotubes, to improve their mechanical strength and thermal resistance without changing its passivation character. The siloxane-PMMA hybrids were prepared by radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) with 3-methacryloxipropiltrimethoxisilane (MPTS) using the thermal initiator benzoyl peroxide (BPO), followed by acid catalyzed hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane (TEOS). The analysis of pristine and functionalized carbon nanotubes was carried out using Scanning Electron Microscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy and Raman Spectroscopy. Structural analysis of hybrids was performed by Nuclear Magnetic Resonance, Atomic Force Microscopy and Raman Spectroscopy. For analysis of mechanical strength and thermal stability were performed mechanical compression tests and thermogravimetric analysis, respectively. Electrochemical Impedance Spectroscopy was used to evaluate the corrosion resistance in saline environment. The results showed an effective functionalization of carbon nanotubes with carboxyl groups and conservation of its structure. The hybrids showed high siloxane network connectivity and roughness of approximately 0.3 nm. The incorporation of carbon nanotubes in the hybrid matrix did not change significantly their thermal stability. Samples containing carbon nanotubes exhibit good corrosion resistance (on the order of MΩ in saline environment), but the lack of complete dispersion of carbon nanotubes in the hybrid, resulted in a loss of mechanical and corrosion resistance compared to hybrid matrix.

Obtenção e caracterização de nanofibras eletrofiadas via solução de quitosana com e sem inclusão de hidroxiapatita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Imunossensor impedimétrico e dispositivo compreendendo o mesmo

Imunossensor impedimétrico e dispositivo compreendendo o mesmo. O presente pedido de patente revela um dispositivo de detecção impedimétrico voltado a áreas críticas de contaminação microbiana, compreendendo um eletrodo construído a partir de monocamadas autoorganizadas e proteína a imobilizadas na superfície de seu transdutor. A avaliação da contaminação microbiana é efetuada por meio da sucção da atmosfera interna do ambiente, interação Ag-Ac e detecção por impedância eletroquímica.

Preparação, caracterização e aplicação eletroanalítica de nanopartículas de hexacianoferrato (III) de zinco

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de sensor baseado em polímeros molecularmente impressos para determinação de álcoois superiores em óleo fúsel

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito na osseointegração de um novo método de nanotexturização de superfície de implantes através de anodização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparação e caracterização de híbridos orgânico-inorgânicos à base de epoxí-silica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de conjunto membrana-eletrodos para célula a combustível de metanol direto passiva

Direct methanol fuel cells (DMFCs) without external pumps or other ancillary devices for fuel and oxidant supply are known as passive DMFCs and are potential candidates to replace lithium-ion batteries in powering portable electronic devices. This paper presents the results obtained from a membrane electrode assembly (MEA) specifically designed for passive DMFCs. Appropriated electrocatalysts were prepared and the effect of their loadings was investigated. Two types of gas diffusion layers (GDL) were also tested. The influence of the methanol concentration was analyzed in each case. The best MEA performance presented a maximum power density of 11.94 mW cm^-2.

Preparação e caracterização de híbridos orgânico-inorgânicos à base de epoxí-silica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Electrocatalytic Activity of Platinum-Niobium Nanoparticles for Ethanol Oxidation

Three nanostructured platinum-niobium supported on Vulcan XC-72R carbon black materials were prepared as catalysts for the ethanol electroxidation: (i) deposition of platinum and niobium on Vulcan XC-72R carbon black, (ii) platinum decorated on a mixture of commercial amorphous Nb2O5/carbon black, and (iii) the same than ii but using crystalline Nb2O5, by reduction of the precursors with sodium borohydride in ethanol. All the catalysts showed platinum crystal sizes in the range of 3-4 nm, with no or little modification of the lattice parameter. The analyses of the electronic structure from the XANES region of the XAS spectra displayed some interactions between platinum and niobium, despite the niobium was primarily in the form of pentoxide in all the catalysts. CO stripping exhibited a promising low onset potential and a large current density, especially in the case of the deposited catalyst. Ethanol electroxidation experiments revealed that the Pt-Nb(2)O(5)crystalline/C generated the largest current. However it was not effective to completely oxidize ethanol, leading to acetic acid as the main product. In this sense, the highest efficiency for the complete oxidation of ethanol was obtained for the deposited catalyst. These results were interpreted in terms of the physico-chemical characteristic displayed by the different catalysts. (C) 2012 The Electrochemical Society. [DOI: 10.1149/2.040210jes] All rights reserved.

Estudo eletroquímico da recuperação de metais de pilhas e de baterias descartadas após o uso

O objetivo da pesquisa é recuperar os principais metais presentes em um lote com uma mistura de diversos tipos de pilhas e de baterias descartadas após o uso, lote obtido em um posto de coleta. Para esse estudo, o resíduo das pilhas e das baterias foi moído, reduzido em forno elétrico, submetido à separação magnética e lixiviado. A composição química, após a lixiviação, foi reproduzida em uma solução sintética, que foi submetida à extração por solventes e reextração sendo que as soluções obtidas, após as reextrações, foram utilizadas como eletrólitos. Manganês, cobre, cobalto e níquel são recuperados na forma metálica após um tratamento que inclui as etapas pirometalúrgica, hidrometalúrgica e eletroquímica. Estudos anteriores definiram os parâmetros das etapas pirometalúrgica, lixiviação e extração por solventes que proporcionaram separação mais seletiva dos íons metálicos que se pretende recuperar. A contribuição do presente estudo é encontrar um processo que trate de todos os tipos de pilhas e de baterias juntos e recuperar seus metais mais importantes, evitando, assim, a etapa de separação prévia das baterias. Os filmes foram analisados quanto à sua espessura e composição.

Theoretical and experimental studies on the electronic, optical, and structural properties of poly-pyrrole-2-carboxylic acid films

A theoretical approach is used here to explain experimental results obtained from the electrosynthesis of polypyrrole-2-carboxylic acid (PPY-2-COOH) films in nonaqueous medium. An analysis of the Fukui function (reactivity index) indicates that the monomer (pyrrole-2-carboxylic acid, PY-2-COOH), and dimers and trimers are oxidized in the C4 or C5 positions of the heterocyclic ring of the PY-2-COOH structure. After calculating the heat of formation using semiempirical Austin Model 1 post-Hartree-Fock parameterization for dimer species, both C4 and C5 positions adjacent to the aromatic rings of PPY-2-COOH were considered the most susceptible ones to oxidative coupling reactions. The ZINDO-S/CI semiempirical method was used to simulate the electronic transitions typically seen in the UV-VIS-NIR range in monomer and oligomers with different conjugation lengths. The use of an electrochemical quartz crystal microbalance provides sufficient information to propose a polymerization mechanism of PY-2-COOH based on molecular modeling and experimental results.

Reaction intermediates of ethanol electro-oxidation on platinum investigated by SFG spectroscopy

Although electrochemical oxidation of simple organic molecules on metal catalysts is the basic ingredient of fuel cells, which have great technological potential as a renewable source of electrical energy, the detailed reaction mechanisms are in most cases not completely understood. Here, we investigate the ethanol-platinum interface in acidic aqueous solution using infrared-visible sum frequency generation (SFG) spectroscopy and theoretical calculations of vibrational spectra in order to identify the intermediates present during the electro-oxidation of ethanol. The complex vibrational spectrum in the fingerprint region imply on the coexistence of several adsorbates. Based on spectra in ultra-high-vacuum (UHV) and electrochemical environment from the literature and our density functional theory (DFT) calculations of vibrational spectra, new adsorbed intermediates, never before observed with conventional infrared (IR) spectroscopy, are proposed here: g2-acetaldehyde, g2-acetyl, ethylidyne, monodentate acetate, methoxy, tertiary methanol derivative, COH residue, g2-formaldehyde, mono and bidentate formate, CH3 and CH2 residues. In addition, we present new evidences for an ethoxy intermediate, a secondary ethanol derivative and an acetyl species, and we confirm the presence of previously observed adsorbates: a tertiary ethanol derivative, bidentate acetate, and COad. These results indicate that the platinum surface is much more reactive, and the reaction mechanism for ethanol electro-oxidation is considerably more complex than previously considered. This might be also true for many other molecule-catalyst systems.

Soluções de reabilitação e reforço com GFRP: aplicações na Região Autónoma da Madeira

Este trabalho consiste na apresentação de técnicas de reabilitação e reforço e a sua adaptação ao GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer). O foco incidiu sobre as estruturas degradadas pela corrosão das armaduras, e apresenta-se uma vasta gama de técnicas de intervenção. Encamisamento, proteção eletroquímica, adição de armaduras são as técnicas mais desenvolvidas ao longo do trabalho. São ainda abordados os tipos de produtos de recobrimento, as técnicas de aplicação do recobrimento, bem como as ferramentas com maior utilidade para a reabilitação e reforço. De seguida faz-se um breve resumo das características e potencialidades do material GFRP, aborda-se alguns dos principais fornecedores, fazendo uma descrição dos produtos comercializados por estes, e ainda uma análise de preços por metro linear de varão GFRP. Por fim apresenta-se um levantamento fotográfico realizado na Região Autónoma da Madeira, de estruturas que apresentem sinais claros de corrosão das armaduras, com o objetivo de perceber a aplicabilidade dos varões de GFRP na reabilitação das mesmas. Apresenta-se ainda, uma possível técnica de reabilitação/reforço para todos os casos apresentados, utilizando os varões de GFRP. O levantamento fotográfico tem ainda o objetivo de perceber as principais causas de deterioração de estruturas na região, e de criar uma base de estruturas a necessitar de intervenção urgente.

Investigação do mecanismo cinético da reação de redução de oxigênio em solventes não aquosos

O aumento no consumo energético e a crescente preocupação ambiental frente à emissão de gases poluentes criam um apelo mundial favorável para pesquisas de novas tecnologias não poluentes de fontes de energia. Baterias recarregáveis de lítio-ar em solventes não aquosos possuem uma alta densidade de energia teórica (5200 Wh kg-1), o que as tornam promissoras para aplicação em dispositivos estacionários e em veículos elétricos. Entretanto, muitos problemas relacionados ao cátodo necessitam ser contornados para permitir a aplicação desta tecnologia, por exemplo, a baixa reversibilidade das reações, baixa potência e instabilidades dos materiais empregados nos eletrodos e dos solventes eletrolíticos. Assim, neste trabalho um modelo cinético foi empregado para os dados experimentais de espectroscopia de impedância eletroquímica, para a obtenção das constantes cinéticas das etapas elementares do mecanismo da reação de redução de oxigênio (RRO), o que permitiu investigar a influência de parâmetros como o tipo e tamanho de partícula do eletrocatalisador, o papel do solvente utilizado na RRO e compreender melhor as reações ocorridas no cátodo dessa bateria. A investigação inicial se deu com a utilização de sistemas menos complexos como uma folha de platina ou eletrodo de carbono vítreo como eletrodos de trabalho em 1,2-dimetoxietano (DME)/perclorato de lítio (LiClO4). A seguir, sistemas complexos com a presença de nanopartículas de carbono favoreceu o processo de adsorção das moléculas de oxigênio e aumentou ligeiramente (uma ordem de magnitude) a etapa de formação de superóxido de lítio (etapa determinante de reação) quando comparada com os eletrodos de platina e carbono vítreo, atribuída à presença dos grupos laterais mediando à transferência eletrônica para as moléculas de oxigênio. No entanto, foi observada uma rápida passivação da superfície eletrocatalítica através da formação de filmes finos de Li2O2 e Li2CO3 aumentando o sobrepotencial da bateria durante a carga (diferença de potencial entre a carga e descarga > 1 V). Adicionalmente, a incorporação das nanopartículas de platina (Ptnp), ao invés da folha de platina, resultou no aumento da constante cinética da etapa determinante da reação em duas ordens de magnitude, o qual pode ser atribuído a uma mudança das propriedades eletrônicas na banda d metálica em função do tamanho nanométrico das partículas, e estas modificações contribuíram para uma melhor eficiência energética quando comparado ao sistema sem a presença de eletrocatalisador. Entretanto, as Ptnp se mostraram não específicas para a RRO, catalisando as reações de degradação do solvente eletrolítico e diminuindo rapidamente a eficiência energética do dispositivo prático, devido ao acúmulo de material no eletrodo. O emprego de líquido iônico como solvente eletrolítico, ao invés de DME, promoveu uma maior estabilização do intermediário superóxido formado na primeira etapa de transferência eletrônica, devido à interação com os cátions do líquido iônico em solução, o qual resultou em um valor de constante cinética da formação do superóxido de três ordens de magnitude maior que o obtido com o mesmo eletrodo de carbono vítreo em DME, além de diminuir as reações de degradação do solvente. Estes fatores podem contribuir para uma maior potência e ciclabilidade da bateria de lítio-ar operando com líquidos iônicos.