Carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions in inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry

In this work, the influence of carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions on the emission signal of 34 elements (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, I, In, Ir, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Pd, Pt, S, Sb, Se, Sr, Te, and Zn) in axially viewed inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry has been investigated. To this end, atomic and ionic emission signals for diluted glycerol, sulfuric acid, and phosphoric acid solutions were registered and results were compared to those obtained for a 1% w w− 1 nitric acid solution. Experimental results show that the emission intensities of As, Se, and Te atomic lines are enhanced by charge transfer from carbon, sulfur, and phosphorus ions. Iodine and P atomic emission is enhanced by carbon- and sulfur-based charge transfer whereas the Hg atomic emission signal is enhanced only by carbon. Though signal enhancement due to charge transfer reactions is also expected for ionic emission lines of the above-mentioned elements, no experimental evidence has been found with the exception of Hg ionic lines operating carbon solutions. The effect of carbon, sulfur, and phosphorus charge transfer reactions on atomic emission depends on (i) wavelength characteristics. In general, signal enhancement is more pronounced for electronic transitions involving the highest upper energy levels; (ii) plasma experimental conditions. The use of robust conditions (i.e. high r.f. power and lower nebulizer gas flow rates) improves carbon, sulfur, and phosphorus ionization in the plasma and, hence, signal enhancement; and (iii) the presence of other concomitants (e.g. K or Ca). Easily ionizable elements reduce ionization in the plasma and consequently reduce signal enhancement due to charge transfer reactions.

Anleitung zu einer rationellen düngung mit phosphorsäure insbesondere mit superphosphat und Thomasschlacke.

Mode of access: Internet.

Die Einwirkung der Phosphorsäuredüngung auf die Entwicklung und Zusammensetzung der Zuckerrüben ...

Vita.

The role of carbon in fuel cells

Carbon possesses unique electrical and structural properties that make it an ideal material for use in fuel cell construction. In alkaline, phosphoric acid and proton-exchange membrane fuel cells (PEMFCs), carbon is used in fabricating the bipolar plate and the gas-diffusion layer. It can also act as a support for the active metal in the catalyst layer. Various forms of carbon - from graphite and carbon blacks to composite materials - have been chosen for fuel-cell components. The development of carbon nanotubes and the emergence of nanotechnology in recent years has therefore opened up new avenues of matenials development for the low-temperature fuel cells, particularly the hydrogen PEMFC and the direct methanol PEMFC. Carbon nanotubes and aerogels are also being investigated for use as catalyst support, and this could lead to the production of more stable, high activity catalysts, with low platinum loadings (< 0.1 Mg cm(-2)) and therefore low cost. Carbon can also be used as a fuel in high-temperature fuel cells based on solid oxide, alkaline or molten carbonate technology. In the direct carbon fuel cell (DCFC), the energy of combustion of carbon is converted to electrical power with a thermodynamic efficiency close to 100%. The DCFC could therefore help to extend the use of fossil fuels for power generation as society moves towards a more sustainable energy future. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of titanium phosphate as electrolytes in fuel cells

Titanium phosphate is currently a promising material for proton exchange membrane fuel cells applications (PEMFC) allowing for operation at high temperature conditions. In this work, titanium phosphate was synthesized from tetra iso-propoxide (TTIP) and orthophosphoric acid (H3PO4) in different ratios by a sol gel method. High BET surface areas of 271 m(2).g(-1) were obtained for equimolar Ti:P samples whilst reduced surface areas were observed by varying the molar ratio either way. Highest proton conductivity of 5.4 x 10(-2) S.cm(-1) was measured at 20 degrees C and 93% relative humidity (RH). However, no correlation was observed between surface area and proton conductivity. High proton conductivity was directly attributed to hydrogen bonding in P-OH groups and the water molecules retained in the sample structure. The proton conductivity increased with relative humidity, indicating that the Grotthuss mechanism governed proton transport. Further, sample Ti/P with 1:9 molar ratio showed proton conductivity in the order of 10(-1) S.cm(-1) (5% RH) and similar to 1.6x10(-2) S.cm(-1) (anhydrous condition) at 200 degrees C. These proton conductivities were mainly attributed to excess acid locked into the functionalized TiP structure, thus forming ionisable protons.

Pyrolysis of polyamide 6 under catalytic conditions and its application to reutilization of carpets

ε-caprolactam is a monomer of high value. Therefore, the chemical reutilization of polyamide 6 containing carpets for ε-caprolactam recovery offers some economic benefit and is performed on a technical scale with the help of the Zimmer-process. By this process polyamide 6 is depolymerized with steam and phosphoric acid. An alternative to this process is the thermal depolymerization - catalyzed or non-catalyzed. To investigate this alternative in more detail, the formal kinetic parameters of (i) the thermal depolymerization of polyamide 6, (ii) the thermal depolymerization in presence of sodium/potassium hydoxide, and (iii) the thermal depolymerization in presence of phosphoric acid are determined in this work. Based on the kinetics of the catalyzed or non-catalyzed depolymerization a stepwise pyrolysis procedure is designed by which the formation of ε-caprolactam from polyamide 6 can be separated from the formation of other pyrolysis products. © 2001 Elsevier Science B.V.

Computational modeling of intermediate temperature proton exchange membrane (PEM) fuel cells

A two-phase three-dimensional computational model of an intermediate temperature (120--190°C) proton exchange membrane (PEM) fuel cell is presented. This represents the first attempt to model PEM fuel cells employing intermediate temperature membranes, in this case, phosphoric acid doped polybenzimidazole (PBI). To date, mathematical modeling of PEM fuel cells has been restricted to low temperature operation, especially to those employing Nafion ® membranes; while research on PBI as an intermediate temperature membrane has been solely at the experimental level. This work is an advancement in the state of the art of both these fields of research. With a growing trend toward higher temperature operation of PEM fuel cells, mathematical modeling of such systems is necessary to help hasten the development of the technology and highlight areas where research should be focused.^ This mathematical model accounted for all the major transport and polarization processes occurring inside the fuel cell, including the two phase phenomenon of gas dissolution in the polymer electrolyte. Results were presented for polarization performance, flux distributions, concentration variations in both the gaseous and aqueous phases, and temperature variations for various heat management strategies. The model predictions matched well with published experimental data, and were self-consistent.^ The major finding of this research was that, due to the transport limitations imposed by the use of phosphoric acid as a doping agent, namely low solubility and diffusivity of dissolved gases and anion adsorption onto catalyst sites, the catalyst utilization is very low (∼1--2%). Significant cost savings were predicted with the use of advanced catalyst deposition techniques that would greatly reduce the eventual thickness of the catalyst layer, and subsequently improve catalyst utilization. The model also predicted that an increase in power output in the order of 50% is expected if alternative doping agents to phosphoric acid can be found, which afford better transport properties of dissolved gases, reduced anion adsorption onto catalyst sites, and which maintain stability and conductive properties at elevated temperatures.^

Seasonal variations in surface metabolite composition of Fucus vesiculosus and Fucus serratus sampled at outer Kiel Fjord (August 2012 - July 2013)

The chemical composition of surface associated metabolites of two Fucus species (Fucus vesiculosus and Fucus serratus) was analysed by means of gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to describe temporal patterns in chemical surface composition. Method: The two perennial brown macroalgae F. vesiculosus and F. serratus were sampled monthly at Bülk, outer Kiel Fjord, Germany (54°27'21 N / 10°11'57 E) over an entire year (August 2012 - July 2013). Per month and species six non-fertile Fucus individuals were collected from mixed stands at a depth of 0.5 m under mid water level. For surface extraction approx. 50 g of the upper 5-10 cm apical thalli tips were cut off per species. The surface extraction of Fucus was performed according to the protocol of de Nys and co-workers (1998) with minor modifications (see Rickert et al. 2015). GC/EI-MS measurements were performed with a Waters GCT premier (Waters, Manchester, UK) coupled to an Agilent 6890N GC equipped with a DB-5 ms 30 m column (0.25 mm internal diameter, 0.25 mM film thickness, Agilent, USA). The inlet temperature was maintained at 250°C and samples were injected in split 10 mode. He carrier gas flow was adjusted to 1 ml min-1. Alkanes were used for referencing of retention times. For further details (GC-MS sample preparation and analysis) see the related publication (Rickert et al. submitted to PLOS ONE).

Studies on the Catalytic Asymmetric Fischer Indolization

This work describes further developments and applications of the catalytic asymmetric Fischer indolization. In the first part of this thesis, the development of an organocatalytic asymmetric synthesis of helicenes via a Fischer indolization is discussed. The application of a novel SPINOL-derived phosphoric acid, featuring extended π-surfaces as 3,3‘-substituents which can potentially participate in π-interactions with the polyaromatic intermediate, afforded the corresponding products in high yields and enantioselectivities. The second part of this work describes the development of a catalytic asymmetric dearomatizing synthesis of 1,4-diketones via an interrupted Fischer indolization. Employing aryl hydrazines with α-substituents next to the hydrazine group prevents the rearomatization which takes place in common Fischer indole syntheses, thus enabling the hydrolysis of the generated diimine species. In the presence of STRIP as catalyst, a variety of different 1,4-diketones could be obtained in generally high yields, diastereo- and enantioselectivities. The last part of this thesis deals with the development of an organocatalytic asymmetric stereodivergent synthesis of novel 3H- and 2H-pyrroles, applying an interrupted Fischer indolization and for the 2H-pyrroles a subsequent stereospecific [1,5]-alkyl shift. Employing STRIP as catalyst afforded the corresponding products in good to excellent yields and enantioselectivities. Preliminary biological investigations of these novel structure motifs in cell-based assays, monitoring biological signal transduction pathways showed an inhibition of the Hedgehog signaling pathway in a μM range.

Hidrolisados protéicos de anchoita (engraulis anchoita): obtenção, atividade antioxidante e aplicação em embutido emulsionado

Uma alternativa para pescados subaproveitados e subprodutos da industrialização de pescado é o desenvolvimento de processos para recuperação e/ou alteração das proteínas musculares de pescados. O objetivo deste trabalho foi a obtenção de hidrolisados protéicos de carne mecanicamente separada (CMS) de anchoita (Engraulis anchoita) e a avaliação da sua atividade antioxidante, aplicando-os bem embutido preparado com o surimi de anchoita. Foram produzidos diferentes hidrolisados com as enzimas microbianas Alcalase, Flavourzyme e Protamex, fixando a concentração de substrato e de enzima e os parâmetros pH e temperatura foram variados. Os hidrolisados foram efetivos contra a inibição da peroxidação lipídica (43,8±0,2%) e no poder redutor, onde o hidrolisado com a enzima Flavourzyme em 1 hora de reação mostrou-se mais efetivo. No seqüestro de radicais livres, como o DPPH, o hidrolisado com a enzima Flavourzyme, obtido em tempo de hidrólise de 5 horas, alcançou valores acima de 45,0% em concentração de 5 mg/mL. Na produção de surimi foram testadas lavagens da CMS de anchoita com soluções de bicarbonato de sódio 0,5%, ácido fosfórico 0,05% e cloreto de sódio 0,3%. O maior rendimento (90,5%) e uma coloração mais clara (W= 50,24±1,81) foram encontrados no surimi obtido por lavagens com bicarbonato de sódio e cloreto de sódio (BS), em comparação ao surimi que se utilizou água, ácido fosfórico e cloreto de sódio (AF) ou com soluções de cloreto de sódio, ácido fosfórico e bicarbonato de sódio (AB). Na força de gel o surimi AF (1154,25 ± 4,37 g.mm) obteve maior valor, sendo utilizado para a produção de salsichas. Foram analisadas diferentes concentrações de surimi (70, 75 e 80%) em salsichas, que foram submetidas às análises de cor e textura. Não houve influência da concentração de surimi nas características tecnológicas da salsicha, exceto nos valores de luminosidade. A salsicha com 75% de surimi de anchoita foi caracterizada pela composição proximal, valor energético total (VET) e conteúdo de sódio. A salsicha com surimi e comercial apresentou composição semelhante. O produto com surimi apresentou menor VET (193,7Kcal/100g) e conteúdo de sódio (520 mg/100g) que a salsicha comercial. Nas condições de estudo, no embutido emulsionado, não foi verificada ação antioxidante de hidrolisados, porém houve efeito sobre a CMS de anchoita.

Caracterização do estoque de anchoita (engraulis anchoita) da região Sul do Brasil e utilização desta matéria-prima na elaboração de produto de alto valor agregado

O trabalho teve por objetivo caracterizar o estoque de anchoita (Engraulis anchoita) capturado na região sul do Brasil, visando à utilização deste recurso de alto valor biológico no desenvolvimento de produtos semi-prontos e de fácil preparo, tipo empanado. Os experimentos foram conduzidos com anchoita resultante de cruzeiros realizados pelo Navio Oceanográfico Atlântico Sul da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), RS, Brasil. Os exemplares foram capturados entre a cidade de Rio Grande (32ºS, RS-Brasil) e 51ºW. Após captura, o pescado foi armazenado a bordo em mistura de gelo e água do mar, na razão 1:1. As amostras foram transportadas para o laboratório de Biotecnologia da FURG e mantidas sob congelamento a -18°C, até a realização das análises. O trabalho está constituído por uma revisão bibliográfica, que enfatiza a importância do recurso pesqueiro em estudo como potencial a ser explorado, discorre sobre ácidos graxos e perfil de voláteis, bem como, o desenvolvimento de produtos à base de pescado. O desenvolvimento do trabalho é expresso por quatro artigos. O primeiro teve como objetivo caracterizar o estoque de anchoita segundo a biometria, rendimento, composição proximal, compostos nitrogenados e ácidos graxos. O rendimento, a composição proximal e o perfil de ácidos graxos foram realizados nas três frações que compõe o peixe: músculo claro, escuro e vísceras. A análise dos resultados demonstrou a variabilidade dos componentes em função das frações avaliadas e da época de captura, o que pode contribuir para a escolha do processo tecnológico a ser aplicado no desenvolvimento de produtos de alto valor agregado a partir dessa matéria-prima. No segundo artigo foi determinado o perfil de ácidos graxos da anchoita e avaliado o comportamento destes compostos durante o armazenamento congelado, bem como, dos voláteis gerados. Os resultados demonstraram a influência do armazenamento na modificação dos ácidos graxos, em especial, EPA e DHA, e que os voláteis gerados podem ser um índice em potencial para avaliar a qualidade da anchoita congelada. No terceiro artigo objetivou-se selecionar e treinar julgadores para avaliação do odor a pescado utilizando os padrões referência obtidos a partir do perfil de voláteis. Neste sentido, foi levantada a terminologia que descreve o odor da anchoita, definido padrões referência, bem como, selecionado e treinado uma equipe de julgadores. Foram utilizados 20 candidatos, deste total, 9 foram selecionados pelo método das amplitudes. Os julgadores selecionados foram submetidos ao treinamento no uso de escala não estruturada e na avaliação da intensidade do odor a pescado. O desempenho dos julgadores foi definido utilizando como amostra solução de lavagem resultante do processo de obtenção de base protéica de anchoita. Os resultados foram avaliados com base no poder de discriminação, repetibilidade das respostas e concordância entre julgadores, segundo análise de variância, com duas fontes de variação (amostra e repetições). Foram obtidos os valores de Famostra e Frepetição, para cada julgador. Os julgadores com o valor de Famostra significativo (p≤0,30) e Frepetição não significativo (p>0,05), bem como, concordância de médias com os demais julgadores foram considerados treinados. Segundo esse processo a equipe foi constituída por 8 julgadores selecionados e treinados na avaliação do odor a pescado. Finalmente, no quarto artigo foi avaliada a possibilidade de uso de base protéica (BPP) de anchoita na elaboração de massa base de empanados, bem como, em substituição a farinha de cobertura. Para obtenção das BPPs, foram testadas duas soluções extratoras (3 ciclos de extração com ácido fosfórico 0,05% e 1 ciclo de ácido fosfórico seguido de 2 ciclos com água). A BPP obtida na melhor condição utilizada foi seca a 70°C e submetida ao processo de moagem em moinho de facas para ser utilizada como farinha de cobertura. Formulações de empanado utilizando diferentes concentrações (25, 50, 75 e 100%) de anchoita desidratada na cobertura foram testadas no produto frito e forneado. Um teste de preferência com consumidores em potencial foi aplicado às diferentes formulações. Os resultados indicaram que a melhor condição de lavagem para obtenção das BPPs testadas foi quando são utilizados 3 ciclos de extração com ácido fosfórico. A avaliação da preferência junto ao consumidor em potencial demonstrou que a anchoita desidratada pode ser utilizada como farinha de cobertura em empanados na concentração de até 75%.

Desenvolvimento de produtos à base de anchoíta e comportamento do mercado consumidor

Anchoíta (Engraulis anchoita) é uma espécie pelágica encontrada no Sudoeste do Oceano Atlântico. Estima-se que 135000 toneladas/ano desse peixe possam ser exploradas ao longo do litoral sul do Brasil. Entretanto, os recursos pesqueiros do país são ainda inexplorados, o que torna esta matéria prima candidata em potencial para a fabricação de novos produtos a base desse pescado. Com o apoio de programas governamentais sociais, a tendência para o Brasil é para o desenvolvimento de produtos de anchoíta alternativos e que sejam capazes de suprir as necessidades específicas de cada grupo de consumo alvo. Dentro desse cenário, um estudo de novos produtos de pescado frente ao mercado se faz necessário, na tentativa de compreender as variáveis influentes do setor. Para tanto, na presente tese teve objetivou-se desenvolver produtos à base de anchoíta e estudar o comportamento do mercado consumidor frente a esses novos produtos de pescado. Um total de seis artigos foi gerado. O primeiro artigo intitulou-se: “Potencial de inserção de empanados de pescado na merenda escolar mediante determinantes individuais”. Neste objetivou-se detectar os determinantes individuais do consumo de pescado com adolescentes em idade de 12 a 17 anos, visando à inserção de empanados de pescado na merenda escolar. Foi verificado que as variáveis que melhor discriminaram a frequência de consumo foram “gosta de pescado” e “grau de escolaridade dos pais”. Os resultados indicaram um potencial de consumo de empanados de pescado por adolescentes, associado à necessidade de educação alimentar. O segundo artigo “Elaboração de hambúrguer a partir de base proteica de anchoíta (Engraulis anchoita)” no qual se objetivou avaliar o efeito de diferentes combinações de solventes para a obtenção de base proteica de anchoíta visando à elaboração de hambúrguer de pescado. As lavagens com ácido fosfórico e mais dois ciclos de água foram as que apresentaram os melhores valores para a obtenção da base proteica, baseando-se na remoção de nitrogenados e respostas sensoriais. No terceiro artigo “Aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) na merenda escolar no extremo sul do Brasil” o objetivo foi avaliar a aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) com alunos (n = 830) da rede pública de ensino, em idades entre 5 e 18 anos, de duas cidades do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Os resultados indicaram relação inversa entre a aceitação de empanados de pescado e o aumento da idade das crianças. O quarto artigo estudou “Razões subjacentes ao baixo consumo de pescado pelo consumidor brasileiro.” Neste objetivou-se investigar o comportamento referente ao consumo de pescado de uma população com baixo consumo de pescado (Brasil), aplicando a Teoria do Comportamento Planejado (TCP). Os resultados indicaram que tanto a intenção como a atitude provou serem determinantes significativos na frequência de comer pescado, sendo a atitude inversamente correlacionada com o consumo de pescado. Hábito apareceu como uma importante variável discriminante para o consumo de pescado. O quinto artigo intitula-se “Modelagem de equações estruturais e associação de palavras como ferramentas para melhor compreensão do baixo consumo de pescado”. O objetivo foi desenvolver um modelo e explicar o conjunto das relações entre os construtos do consumo de pescado em uma população com baixo consumo de pescado (Brasil) através da aplicação da TCP e pelo Questionário das Escolhas dos Alimentos. Além disso, a percepção cognitiva de produtos de pescado (Engraulis anchoíta) foi avaliada pela mesma população. Os resultados indicaram um bom ajuste para o modelo proposto e mostraram que os construtos “saúde” e “controle de peso” são bons preditores da intenção. A técnica associação de palavras provou ser um método útil para a análise de percepção de um novo produto de pescado, além de ajudar a explicar os resultados obtidos pelas equações estruturais. O sexto e último artigo “Percepção de saudável em produtos de pescado em uma população com alto consumo de pescado. Uma investigação por eye tracking” em que se objetivou explorar o uso do método eye tracking para estudar a percepção de saudável em diferentes produtos de pescado. Dois pontos importantes podem ser salientados como influentes na percepção de saudável: produtos de pescado processados e alimentos fritos.

Estudo da intercalação de fontes de potássio em caulinita pura, com tratamento térmico e ativação ácida

The chemical changes in clay minerals has been widely studied in order to improve its properties for use in various applications. However kaolinite has strong hydrogen bonds between their adjacent layers hindering the process changes in its structure. With the objective to facilitate the process of intercalation monobasic potassium phosphate, bibasic potassium phosphate and potassium acetate we was performed on kaolinite heat treatment at 600 °C and activated acidic with phosphoric acid and 5 to 10 mol L-1. The samples they were characterized by energy dispersive spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TG) and Differential Thermal Analysis (DTG) and the superficial and textural changes the samples with heat treatment and acid activation they were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Textural Analysis of Adsorption/desorption N2. With the help of the techniques found that, the heat treatment becomes more susceptible to acid activation kaolinite making the samples with two treatments show larger amounts of phosphorus. It was also found that bibasic potassium phosphate binds more strongly the structure of kaolinite by having a structure with two-coordinating oxygens and intercalation with potassium acetate in acid-activated kaolin increases the interlayer distance of the kaolinite and the intercalation occurs with higher response index (RI) for samples with acid activation to 5 mol /L.

Influência da temperatura de calcinação do fosfogesso no desempenho de cimentos supersulfatados

The supersulfated cement (CSS) basically consist of up to 90% blast furnace slag, 10-20% of a source of calcium sulfate and a small amount of alkali activator, covered by European standard EN 15743/2010. Because of this SSC are considered "green cement" low environmental impact. The source of calcium sulfate used in the preparation of CSS can be obtained from natural sources, such as gypsum or from alternative sources (industrial products), such as phosphogypsum. The phosphogypsum is a by-product of the fertilizer industry, used in the production of phosphoric acid. In this process the phosphate rock is treated with sulfuric acid to give as the major product phosphoric acid (H3PO4), gypsum and a small amount of hydrofluoric acid. The chemical composition of gypsum is basically calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O), similar to gypsum, because it can be used in this type of cement. To become anhydrous, the calcination of gypsum is necessary. The availability of the source of calcium sulfate to react with the slag is dependent on its solubility that is directly related to its calcination temperature. The solubility of the anhydrous gypsum decreases with increasing calcination temperature. This study investigated the influence of temperature of calcination of phosphogypsum on the performance of CSS. Samples were prepared with 10 and 20% of phosphogypsum calcinated at 350 to 650 ° C using KOH as an alkaline activator at three different concentrations (0.2, 0.5 and 0.8%). The results showed that all mortars presented the minimum values required by EN 15743/2010 for 7 and 28 days of hydration. In general CSS containing 10% phosphogypsum showed slightly better compressive strength results using a lower calcination temperature (350 °C) and curing all ages. The CSS containing 20% of calcined gypsum at 650 °C exhibit satisfactory compressive strenght at 28 days of hydration, but at later ages (56 to 90 days) it strongly reduced. This indicates that the calcination temperature of phosphogypsum has a strong influence on the performance of the CSS.

Chemical and physical effects of ultrasound: sonoluminescence and materials

When a liquid is irradiated with ultrasound, acoustic cavitation (the formation, growth, and implosive collapse of bubbles in liquids irradiated with ultrasound) generally occurs. This is the phenomenon responsible for the driving of chemical reactions (sonochemistry) and the emission of light (sonoluminescence). The implosive collapse of bubbles in liquids results in an enormous concentration of sound energy into compressional heating of the bubble contents. Therefore, extreme chemical and physical conditions are generated during cavitation. The study of multibubble sonoluminescence (MBSL) and single-bubble sonoluminescence (SBSL) in exotic liquids such as sulfuric acid (H2SO4) and phosphoric acid (H3PO4) leads to useful information regarding the intracavity conditions during bubble collapse. Distinct sonoluminescing bubble populations were observed from the intense orange and blue-white emissions by doping H2SO4 and H3PO4 with sodium salts, which provides the first experimental evidence for the injected droplet model over the heated-shell model for cavitation. Effective emission temperatures measured based on excited OH• and PO• emission indicate that there is a temperature inhomogeneity during MBSL in 85% H3PO4. The formation of a temperature inhomogeneity is due to the existence of different cavitating bubble populations: asymmetric collapsing bubbles contain liquid droplets and spherical collapsing bubbles do not contain liquid droplets. Strong molecular emission from SBSL in 65% H3PO4 have been obtained and used as a spectroscopic probe to determine the cavitation temperatures. It is found that the intracavity temperatures are dependent on the applied acoustic pressures and the thermal conductivities of the dissolved noble gases. The chemical and physical effects of ultrasound can be used for materials synthesis. Highly reactive species, including HO2•, H•, and OH• (or R• after additives react with OH•), are formed during aqueous sonolysis as a consequence of the chemical effects of ultrasound. Reductive species can be applied to synthesis of water-soluble fluorescent silver nanoclusters in the presence of a suitable stabilizer or capping agent. The optical and fluorescent properties of the Ag nanoclusters can be easily controlled by the synthetic conditions such as the sonication time, the stoichiometry of the carboxylate groups to Ag+, and the polymer molecular weight. The chemical and physical effects of ultrasound can be combined to prepare polymer functionalized graphenes from graphites and a reactive solvent, styrene. The physical effects of ultrasound are used to exfoliate graphites to graphenes while the chemical effects of ultrasound are used to induce the polymerization of styrene which can then functionalize graphene sheets via radical coupling. The prepared polymer functionalized graphenes are highly stable in common organic solvents like THF, CHCl3, and DMF. Ultrasonic spray pyrolysis (USP) is used to prepare porous carbon spheres using energetic alkali propiolates as the carbon precursors. In this synthesis, metal salts are generated in situ, introducing porous structures into the carbon spheres. When different alkali salts or their mixtures are used as the precursor, carbon spheres with different morphologies and structures are obtained. The different precursor decomposition pathways are responsible for the observed structural difference. Such prepared carbon materials have high surface area and are thermally stable, making them potentially useful for catalytic supports, adsorbents, or for other applications by integrating other functional materials into their pores.