Singlet Oxygen in Microporous Silica Xerogel:Quantum Yield and Oxidation at the Gas–Solid Interface

The quantum yields of singlet oxygen production and lifetimes at the gas–solid interface in silica gel material are determined. Different photosensitizers (PS) are encapsulated in parallelepipedic xerogel monoliths (PS-SG). PS were chosen according to their known photooxidation properties: 9,10-dicyanoanthracene (DCA), 9,10-anthraquinone (ANT), and a benzophenone derivative, 4-benzoyl benzoic acid (4BB). These experiments are mainly based on time-resolved 1O2 phosphorescence detection, and the obtained FD and tD values are compared with those of a reference sensitizer for production, 1H-phenalen-1- one (PN), included in the same xerogel. The trend between their ability to oxidize organic pollutants in the gas phase and their efficiency for production is investigated through photooxidation experiments of a test pollutant dimethylsulfide (DMS). The FD value is high for DCA-SG relative to the PN reference, whereas it is slightly lower for 4BB-SG and for ANT-SG. FD is related to the production of sulfoxide and sulfone as the main oxidation products for DMS photosensitized oxidation. Additional mechanisms, leading to C!S bond cleaveage, appear to mainly occur for the less efficient singlet oxygen sensitizers 4BB-SG and ANTSG.

Dissociative electron attachment to dinitrogen pentoxide, N2O5

Electron attachment was studied in gaseous dinitrogen pentoxide, N2O5, for incident electron energies between a few meV and 10 eV. No stable parent anion N2O5- was observed but several anionic fragments (NO3-, NO2-, NO-, O-, and O-2(-)) were detected using quadrupole mass spectrometry. Many of these dissociative pathways were found to be coupled and provide detailed information on the dynamics of N2O5 fragmentation. Estimates of the cross sections for production of each of the anionic fragments were made and suggest that electron attachment to N2O5 is amongst the most efficient attachment reactions recorded for nonhalogenated polyatomic systems. (C) 2004 American Institute of Physics.

Vanadium Pentoxide Nanostructures: An Effective Control of Morphology and Crystal Structure in Hydrothermal Conditions

A systematic study was made of the synthesis of V(2)O(5)center dot nH(2)O nanostructures, whose morphologies, crystal structure, and amount of water molecules between the layered structures were regulated by strictly controlling the hydrothermal treatment variables. The synthesis involved a direct hydrothermal reaction between V(2)O(5) and H(2)O(2), without the addition of organic surfactant or inorganic ions. The experimental results indicate that high purity nanostructures can be obtained using this simple and clean synthetic route. Oil the basis of a study of hydrothermal treatment variables such as reaction temperature and time, X-ray diffraction (XRD) and scanning transmission electron microscopy (STEM) revealed that it was possible to obtain nanoribbons of the V(2)O(5)center dot nH(2)O monoclinic phase and nanowires or nanorods of the V(2)O(5)center dot nH(2)O orthorhombic phase. Thermal gravimetric analysis (TGA) shows also that the water content in the Structure call be controlled at appropriate hydrothermal conditions. Concerning the oxidation state of the vanadium atoms of as-obtained samples, a mixed-valence state composed of V(4+) and V(5+) was observed ill the V(2)O(5)center dot nH(2)O monoclinic phase, while the valence of the vanadium atoms was preferentially 5+ in the V(2)O(5)center dot nH(2)O orthorhombic phase. The X-ray absorption near-edge structure (XANES) results also indicated that the local structure of vanadium possessed a higher degree of symmetry in the V(2)O(5)center dot nH(2)O monoclinic phase.

V(2)O(5) nanoparticles obtained from a synthetic bariandite-like vanadium oxide: Synthesis, characterization and electrochemical behavior in an ionic liquid

Highly stable and crystalline V(2)O(5) nanoparticles with an average diameter of 15 nm have been easily prepared by thermal treatment of a bariandite-like vanadium oxide, V(10)O(24)center dot 9H(2)O. Their characterization was carried out by powder X-ray diffractometry (XRD). Fourier transform infrared (FT-IR) and Raman spectroscopies, and transmission electron microscopy (TEM). The fibrous and nanostructured film obtained by electrophoretic deposition of the V(2)O(5) nanoparticles showed good electroactivity when submitted to cyclic voltammetry in an ionic liquid-based electrolyte. The use of this film for the preparation of a nanostructured electrode led to an improvement of about 50% in discharge capacity values when compared with similar electrodes obtained by casting of a V(2)O(5) xerogel. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Síntese, caracterização e estudo das propriedades adsorventes do xerogel p-anisidinapropilsilica

Neste trabalho foram estudadas a síntese, a caracterização, a estabilidade térmica e as propriedades adsorventes de um novo xerogel híbrido, p-anisidinapropilsílica. O material foi sintetizado a partir do método sol-gel utilizando como precursor orgânico a p-anisidinapropiltrimetoxisilano (AnPTMS), também sintetizado em nosso laboratório. O precursor orgânico foi gelatinizado simultaneamente com tetraetilortosilicato (TEOS). Foram sintetizadas cinco amostras de xerogéis contendo diferentes graus de incorporação orgânica. A incorporação orgânica foi monitorada a partir da variação da concentração de precursor orgânico adicionado, nos valores: 0,05; 0,15; 0,23; 0,35; e 0,46 mol.l-1, sendo que os xerogéis resultantes foram designados como A, B, C, D e E, respectivamente. Os xerogéis foram tratados termicamente sob vácuo e analisados por espectroscopia no infravermelho (Termoanálise na região do Infravermelho). Os espectros mostraram que a área sob a banda em 1500 cm-1, devida ao anel aromático da p-anisidina, diminui com o aumento da temperatura do tratamento térmico e esta diminuição é mais pronunciada nos materiais cuja incorporação orgânica foi menor. Entretanto, os xerogéis com maior incorporação orgânica (amostras D e E) apresentaram boa estabilidade térmica da fase orgânica até a temperatura de 300 oC Foram obtidas isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio para as amostras A, B, C e D, sendo que a partir delas foram obtidas a área superficial, volume e distribuição do tamanho de poros dos xerogéis. Todas as amostras mostraram porosidade na região de mesoporos (2-50 nm), entretanto, foi observado que o aumento da incorporação orgânica resultou em diminuição da área superficial bem como do tamanho dos mesoporos dos xerogéis. Entretanto, todas as amostras mostraram boa estabilidade térmica morfológica, visto que não foram observadas variações significativas na distribuição de poros com aquecimento até a temperatura de 350 oC. Os xerogéis foram lavados com hexano e diclorometano para a remoção de parafina e pequenas frações de oligômero altamente organofuncionalizado residuais. A amostra D foi utilizada como fase estacionária em coluna de pré-concentração de uma amostra padrão de ésteres ftálicos, mostrando um promissor desempenho.

Monitoramento morfológico do xerogel híbrido 3-(1,4-fenilenodiamina)propil/silica obtido sob diferentes condições de síntese

Neste trabalho, foi obtido o xerogel híbrido 3-(1,4-fenilenodiamina) propil/sílica, usando-se o método sol-gel de síntese, variando-se as condições experimentais de síntese. Foram usados como reagentes precursores o tetraetilortosilicato (TEOS) e o 3-[(1,4-fenilenodiamina)propil]trimetoxisilano (FDAPS) sintetizado em nosso laboratório. As condições experimentais de síntese variadas foram: a concentração de precursor orgânico (FDAPS), a temperatura de gelificação, o tipo de solvente e o pH do meio reacional. O trabalho foi dividido em duas etapas: na primeira, foram obtidas duas séries de materiais onde se variou a temperatura de gelificação (5, 25, 50 e 70 °C), além da quantidade de precursor orgânico (FDAPS), adicionado à síntese (1,5 e 5,0 mmol). Na segunda etapa variou-se o pH do meio reacional (4, 7 e 10) além do tipo de solvente (etanol, butanol e octanol), mantendo-se a quantidade de precursor orgânico adicionado e a temperatura de gelificação constantes em 5,0 mmol e 25 oC, respectivamente. Em ambas etapas utilizou-se HF como catalisador e manteve-se o sistema fechado, porém não vedado, durante a gelificação. Na caracterização dos xerogéis híbridos foram usadas as seguintes técnicas: a) termoanálise no infravermelho, para estimar a estabilidade térmica do componente orgânico além da fração de orgânicos dispersos na superfície; b) isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, para determinação da área superficial específica, do volume e da distribuição de tamanho de poros; c) análise elementar para estimar a fração de componente orgânico presente no xerogel e d) microscopia eletrônica de varredura onde foi possível observar textura, compactação e presença de partículas primárias nos xerogéis. A partir dos resultados de caracterização foi possível avaliar a influência dos parâmetros experimentais de síntese nas características dos xerogéis híbridos obtidos. Xerogéis híbridos com maior teor de orgânicos foram mais influenciados pela variação da temperatura de gelificação. Um aumento na temperatura de gelificação produz xerogéis com menor porosidade, entretanto, com maior estabilidade térmica do componente orgânico. Considerando-se estabilidade térmica e porosidade, as amostras gelificadas a 25 oC apresentaram os melhores resultados. Em relação à variação de pH e solvente, as amostras gelificadas em pH ácido foram as que apresentaram maior porosidade, enquanto que a maior estabilidade térmica foi alcançada usando-se etanol como solvente.

Aplicação da 4-fenilenodiaminopropilsílica xerogel como adsorvente na pré-concentração de cobre em águas

Neste trabalho utilizou-se um adsorvente híbrido mesoporoso, a 4- fenilenodiaminopropilsílica (4-PhAP/sílica) que foi obtida através do processo sol-gel. O material foi caracterizado através de espectroscopia de infravermelho, análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN). Na continuidade do trabalho o adsorvente foi empregado na pré-concentração de amostras certificadas de água com posterior determinação de Cu2+ por espectroscopia de absorção atômica com forno de grafite (GFAAS). A massa característica de Cu2+ encontrada foi 15,0 ± 0,2 pg, sendo que o limite de detecção na determinação de cobre em água empregando o procedimento de préconcentração foi 0,2 µg l-1. Foi possível realizar em torno de 750 ciclos de leitura com o mesmo tubo de grafite. Durante a pré-concentração, agitou-se dentro em um frasco de polietileno: aliquotas de 5,00 ml de água certificadas, 20,0 ml de tampão acetato (pH 5,2) e 20,0 mg do adsorvente. Após 60 minutos de contato, separou-se a fase sólida contendo adsorvente mais adsorbato da fase líquida através de filtração, suspendeu-se então 15,0 mg do adsorvente contendo Cu2+ em 1 ml de solução contendo HNO3 0,5% e Triton X-100 0.05%. No prosseguimento do trabalho 20,0 µl desta suspensão foi diretamente introduzida numa plataforma integrada de um tubo de grafite, previamente tratada com modificador permanente W-Rh. O fator de pré-concentração obtido com a utilização do xerogel 4-PhAP/sílica como adsorvente foi 3,75, sendo que a capacidade de retenção do adsorvente foi 0,52 mmol de cobre por grama de material adsorvente.

Ion-sensing properties of 1D vanadium pentoxide nanostructures

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Niobium pentoxide as radiopacifying agent of calcium silicate-based material: evaluation of physicochemical and biological properties

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Immobilization of marine fungi on silica gel, silica xerogel and chitosan for biocatalytic reduction of ketones

The scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that whole living hyphal of marine fungi Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849 and Penicillium citrinum CBMAI 1186 were immobilized on support matrices of silica gel, silica xerogel and/or chitosan. P. citrinum immobilized on chitosan catalyzed the quantitative reduction of 1-(4-methoxyphenyl)-ethanone (1) to the enantiomer (S)-1-(4-methoxyphenyl)-ethanol (3b), with excellent enantioselectivity (ee > 99%, yield = 95%). Interestingly, ketone 1 was reduced with moderate selectivity and conversion to alcohol 3b (ee = 69%, c 40%) by the free mycelium of P. citrinum. This free mycelium of P. citrinum catalyzed the production of the (R)-alcohol 3a, the antipode of the alcohol produced by the immobilized cells. P. citrinum immobilized on chitosan also catalyzed the bioreduction of 2-chloro-1-phenylethanone (2) to 2-chloro-1-phenylethanol (4a,b), but in this case without optical selectivity. These results showed that biocatalytic reduction of ketones by immobilization hyphal of marine fungi depends on the xenobiotic substrate and the support matrix used. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ion-sensing properties of 1D vanadium pentoxide nanostructures

The application of one-dimensional (1D) V2O5 center dot nH(2)O nanostructures as pH sensing material was evaluated. 1D V2O5 center dot nH(2)O nanostructures were obtained by a hydrothermal method with systematic control of morphology forming different nanostructures: nanoribbons, nanowires and nanorods. Deposited onto Au-covered substrates, 1D V2O5 center dot nH(2)O nanostructures were employed as gate material in pH sensors based on separative extended gate FET as an alternative to provide FET isolation from the chemical environment. 1D V2O5 center dot nH(2)O nanostructures showed pH sensitivity around the expected theoretical value. Due to high pH sensing properties, flexibility and low cost, further applications of 1D V2O5 center dot nH(2)O nanostructures comprise enzyme FET-based biosensors using immobilized enzymes.

Vanadate conformation variations in vanadium pentoxide nanostructures

We report the comparative structural-vibrational study of nanostructures of nanourchins, nanotubes, and nanorods of vanadium oxide. The tube walls comprise layers of vanadium oxide with the organic surfactant intercalated between atomic layers. Both Raman scattering and infrared spectroscopies showed that the structure of nanourchins, nanotubes, and nanorods of vanadium oxide nanocomposite are strongly dependent on the valency of the vanadium, its associated interactions with the organic surfactant template, and on the packing mechanism and arrangement of the surfactant between vanadate layers. Accurate assignment of the vibrational modes to the V-O coordinations has allowed their comparative classification and relation to atomic layer structure. Although all structures are formed from the same precursor, differences in vanadate conformations due to the hydrothermal treatment and surfactant type result in variable degrees of crystalline order in the final nanostructure. The nanotube-containing nanourchins contain vanadate layers in the nanotubes that are in a distorted γ- V5+ conformation, whereas the the nanorods, by comparison, show evidence for V5+ and V4+ species-containing ordered VOx lamina.

Towards thiol functionalization of vanadium pentoxide nanotubes using gold nanoparticles

Template-directed synthesis is a promising route to realize vanadate-based 1-D nanostructures, an example of which is the formation of vanadium pentoxide nanotubes and associated nanostructures. In this work, we report the interchange of long-chained alkyl amines with alkyl thiols. This reaction was followed using gold nanoparticles prepared by the Chemical Liquid Deposition (CLD) method with an average diameter of ∼0.9 nm and a stability of ∼85 days. V2 O5 nanotubes (VOx-NTs) with lengths of ∼2 μm and internal hollow diameters of 20-100 nm were synthesized and functionalized in a Au-acetone colloid with a nominal concentration of ∼ 4 × 1 0- 3 mol dm-3. The interchange reaction with dodecylamine is found only to occur in polar solvents and incorporation of the gold nanoparticles is not observed in the presence of n-decane.

Effect of mesoporosity of vanadium oxide prepared by sol-gel process as cathodic material evaluated by cyclability during Li(+) insertion/deinsertion

The effect of pore structure on the behavior of lithium intercalation into an electrode containing porous V(2)O(5) film has been investigated and compared with the electrode containing a non-porous V(2)O(5) film. X-ray diffraction patterns indicate a lamellar structure for both materials. Nitrogen adsorption isotherms, t-plot method, and Scanning Electronic Microscopy show that the route employed for the preparation of mesoporous V(2)O(5) was successful. The electrochemical performance of these matrices as lithium intercalation cathode materials was evaluated. The porous material reaches stability after several cycles more easily compared with the V(2)O(5) xerogel. Lithium intercalation into the porous V(2)O(5) film electrode is crucially influenced by pore surface and film surface irregularity, in contrast with the non-porous surface of the V(2)O(5) xerogel.