State defining experiment in chemical kinetics. Primary characterization of catalyst activity in a TAP experiment

This paper presents a new strategy, “state-by-state transient screening”, for kinetic characterization of states of a multicomponent catalyst as applied to TAP pulse-response experiments. The key idea is to perform an insignificant chemical perturbation of the catalytic system so that the known essential characteristics of the catalyst (e.g. oxidation degree) do not change during the experiment. Two types of catalytic substances can be distinguished: catalyst state substances, which determine the catalyst state, and catalyst dynamic substances, which are created by the perturbation. The general methodological and theoretical framework for multi-pulse TAP experiments is developed, and the general model for a one-pulse TAP experiment is solved. The primary kinetic characteristics, basic kinetic coefficients, are extracted from diffusion–reaction data and calculated as functions of experimentally measured exit-flow moments without assumptions regarding the detailed kinetic mechanism. The new strategy presented in this paper provides essential information, which can be a basis for developing a detailed reaction mechanism. The theoretical results are illustrated using furan oxidation over a VPO catalyst.

Cobalt-doped ZnO nanowires on quartz: Synthesis by simple chemical method and characterization

The synthesis of cobalt-doped ZnO nanowires is achieved using a simple, metal salt decomposition growth technique. A sequence of drop casting on a quartz substrate held at 100 degrees C and annealing results in the growth of nanowires of average (modal) length similar to 200 nm and diameter of 15 +/- 4 nm and consequently an aspect ratio of similar to 13. A variation in the synthesis process, where the solution of mixed salts is deposited on the substrate at 25 degrees C, yields a grainy film structure which constitutes a useful comparator case. X-ray diffraction shows a preferred [0001] growth direction for the nanowires while a small unit cell volume contraction for Co-doped samples and data from Raman spectroscopy indicate incorporation of the Co dopant into the lattice; neither technique shows explicit evidence of cobalt oxides. Also the nanowire samples display excellent optical transmission across the entire visible range, as well as strong photoluminescence (exciton emission) in the near UV, centered at 3.25 eV. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of physio-chemical processes and hydration kinetics in concretes containing supplementary cementitious materials using electrical property measurements

The current study monitors both the short- and long-term hydration characteristics of concrete using discretized conductivity measurements from initial gauging, through setting and hardening, the latter comprising both the curing and post-curing periods. In particular, attention is directed to the near-surface concrete as it is this zone which protects the steel from the external environment and has a major influence on durability, performance and service-life. A wide range of concrete mixes is studied comprising both plain Portland cement concretes and concretes containing fly-ash and ground granulated blast furnace slag. The parameter normalised conductivity was used to identify four distinct stages in the hydration process and highlight the influence of supplementary cementitious materials (SCM) on hydration and hydration kinetics. A relationship has been presented to account for the temporal decrease in conductivity, post 10-days hydration. The testing procedure and methodology presented lend itself to in-situ monitoring of reinforced concrete structures. (c) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Chemical, biochemical, and molecular characterization of a low vindoline Catharanthus roseus mutant.

The Madagascar periwinkle (Catharanthus roseus) is the sole source of the anticancer drug vinblastine, which is formed via the coupling of monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) catharanthine and vindoline. A mutant line of C. roseus (M2-1865) with an altered MIA profile was identified in a screen of 4000 M2 lines generated by ethylmethanesulfonate (EMS) chemical mutagenesis. While this line did not accumulate vinblastine due to reduced levels of vindoline within the leaves, significant levels of 2,3-epoxide derivatives of tabersonine accumulated on the leaf surface. Detailed nucleotide, amino acid, and enzyme activity analyses of tabersonine 3-reductase in the M2-1865 line showed that a single amino acid substitution (H189Y) diminished the biochemical activity of T3R by 95%. Genetic crosses showed the phenotype to be recessive, exhibiting standard Mendelian single-gene inheritance. The usefulness of EMS mutagenesis in elucidating MIA biosynthesis is highlighted by the results of this study.

Fractionation, chemical and toxicological characterization of tobacco smoke components

La fumée du tabac est un aérosol extrêmement complexe constitué de milliers de composés répartis entre la phase particulaire et la phase vapeur. Il a été démontré que les effets toxicologiques de cette fumée sont associés aux composés appartenant aux deux phases. Plusieurs composés biologiquement actifs ont été identifiés dans la fumée du tabac; cependant, il n’y a pas d’études démontrant la relation entre les réponses biologiques obtenues via les tests in vitro ou in vivo et les composés présents dans la fumée entière du tabac. Le but de la présente recherche est de développer des méthodes fiables et robustes de fractionnement de la fumée à l’aide de techniques de séparation analytique et de techniques de détection combinés à des essais in vitro toxicologiques. Une étude antérieure réalisée par nos collaborateurs a démontré que, suite à l’étude des produits de combustion de douze principaux composés du tabac, l’acide chlorogénique s’est avéré être le composé le plus cytotoxique selon les test in vitro du micronoyau. Ainsi, dans cette étude, une méthode par chromatographie préparative en phase liquide a été développée dans le but de fractionner les produits de combustion de l’acide chlorogénique. Les fractions des produits de combustion de l’acide chlorogénique ont ensuite été testées et les composés responsables de la toxicité de l’acide chlorogénique ont été identifiés. Le composé de la sous-fraction responsable en majeure partie de la cytoxicité a été identifié comme étant le catéchol, lequel fut confirmé par chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse à temps de vol. Des études récentes ont démontré les effets toxicologiques de la fumée entière du tabac et l’implication spécifique de la phase vapeur. C’est pourquoi notre travail a ensuite été focalisé principalement à l’analyse de la fumée entière. La machine à fumer Borgwaldt RM20S® utilisée avec les chambres d’exposition cellulaire de British American Tobacco permettent l’étude in vitro de l’exposition de cellules à différentes concentrations de fumée entière du tabac. Les essais biologiques in vitro ont un degré élevé de variabilité, ainsi, il faut prendre en compte toutes les autres sources de variabilité pour évaluer avec précision la finalité toxicologique de ces essais; toutefois, la fiabilité de la génération de la fumée de la machine n’a jamais été évaluée jusqu’à maintenant. Nous avons donc déterminé la fiabilité de la génération et de la dilution (RSD entre 0,7 et 12 %) de la fumée en quantifiant la présence de deux gaz de référence (le CH4 par détection à ionisation de flamme et le CO par absorption infrarouge) et d’un composé de la phase particulaire, le solanesol (par chromatographie en phase liquide à haute performance). Ensuite, la relation entre la dose et la dilution des composés de la phase vapeur retrouvée dans la chambre d’exposition cellulaire a été caractérisée en utilisant une nouvelle technique d’extraction dite par HSSE (Headspace Stir Bar Sorptive Extraction) couplée à la chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse. La répétabilité de la méthode a donné une valeur de RSD se situant entre 10 et 13 % pour cinq des composés de référence identifiés dans la phase vapeur de la fumée de cigarette. La réponse offrant la surface maximale d’aire sous la courbe a été obtenue en utilisant les conditions expérimentales suivantes : intervalle de temps d’exposition/ désorption de 10 0.5 min, température de désorption de 200°C pour 2 min et température de concentration cryogénique (cryofocussing) de -75°C. La précision de la dilution de la fumée est linéaire et est fonction de l’abondance des analytes ainsi que de la concentration (RSD de 6,2 à 17,2 %) avec des quantités de 6 à 450 ng pour les composés de référence. Ces résultats démontrent que la machine à fumer Borgwaldt RM20S® est un outil fiable pour générer et acheminer de façon répétitive et linéaire la fumée de cigarette aux cultures cellulaires in vitro. Notre approche consiste en l’élaboration d’une méthodologie permettant de travailler avec un composé unique du tabac, pouvant être appliqué à des échantillons plus complexes par la suite ; ex : la phase vapeur de la fumée de cigarette. La méthodologie ainsi développée peut potentiellement servir de méthode de standardisation pour l’évaluation d’instruments ou de l’identification de produits dans l’industrie de tabac.

Space and time characterization of laser-induced plasmas for applications in chemical analysis and thin film deposition

Après des décennies de développement, l'ablation laser est devenue une technique importante pour un grand nombre d'applications telles que le dépôt de couches minces, la synthèse de nanoparticules, le micro-usinage, l’analyse chimique, etc. Des études expérimentales ainsi que théoriques ont été menées pour comprendre les mécanismes physiques fondamentaux mis en jeu pendant l'ablation et pour déterminer l’effet de la longueur d'onde, de la durée d'impulsion, de la nature de gaz ambiant et du matériau de la cible. La présente thèse décrit et examine l'importance relative des mécanismes physiques qui influencent les caractéristiques des plasmas d’aluminium induits par laser. Le cadre général de cette recherche forme une étude approfondie de l'interaction entre la dynamique de la plume-plasma et l’atmosphère gazeuse dans laquelle elle se développe. Ceci a été réalisé par imagerie résolue temporellement et spatialement de la plume du plasma en termes d'intensité spectrale, de densité électronique et de température d'excitation dans différentes atmosphères de gaz inertes tel que l’Ar et l’He et réactifs tel que le N2 et ce à des pressions s’étendant de 10‾7 Torr (vide) jusqu’à 760 Torr (pression atmosphérique). Nos résultats montrent que l'intensité d'émission de plasma dépend généralement de la nature de gaz et qu’elle est fortement affectée par sa pression. En outre, pour un délai temporel donné par rapport à l'impulsion laser, la densité électronique ainsi que la température augmentent avec la pression de gaz, ce qui peut être attribué au confinement inertiel du plasma. De plus, on observe que la densité électronique est maximale à proximité de la surface de la cible où le laser est focalisé et qu’elle diminue en s’éloignant (axialement et radialement) de cette position. Malgré la variation axiale importante de la température le long du plasma, on trouve que sa variation radiale est négligeable. La densité électronique et la température ont été trouvées maximales lorsque le gaz est de l’argon et minimales pour l’hélium, tandis que les valeurs sont intermédiaires dans le cas de l’azote. Ceci tient surtout aux propriétés physiques et chimiques du gaz telles que la masse des espèces, leur énergie d'excitation et d'ionisation, la conductivité thermique et la réactivité chimique. L'expansion de la plume du plasma a été étudiée par imagerie résolue spatio-temporellement. Les résultats montrent que la nature de gaz n’affecte pas la dynamique de la plume pour des pressions inférieures à 20 Torr et pour un délai temporel inférieur à 200 ns. Cependant, pour des pressions supérieures à 20 Torr, l'effet de la nature du gaz devient important et la plume la plus courte est obtenue lorsque la masse des espèces du gaz est élevée et lorsque sa conductivité thermique est relativement faible. Ces résultats sont confirmés par la mesure de temps de vol de l’ion Al+ émettant à 281,6 nm. D’autre part, on trouve que la vitesse de propagation des ions d’aluminium est bien définie juste après l’ablation et près de la surface de la cible. Toutefois, pour un délai temporel important, les ions, en traversant la plume, se thermalisent grâce aux collisions avec les espèces du plasma et du gaz.

Design. Fabrication and Characterization of Fiber Optic Sensors for Physical and Chemical Applications

Advent of lasers together with the advancement in fiber optics technology has revolutionized the sensor technology. Advancement in the telemetric applications of optical fiber based measurements is an added bonus. The present thesis describes variety of fiber based sensors using techniques like micro bending, long period grating and evanescent waves. Sensors to measure various physical and chemical parameters are described in this thesis.

Synthesis, chemical, electrochemical characterization of oxomolybdenum(V) complexes of 2-(3,5-dimethyl pyrazol-1-yl) benzothiazole ligand: crystal structure of ligand and oxomolybdenum(VI) complex and density functional theory (DFT) calculation

This work reports the ligational behavior of the neutral bidentate chelating molecule 2-(3,5-dimethyl pyrazol-1-yl) benzothiazole towards the oxomolybdenum(V) center. Both mononuclear complexes of the type (MoOX3L)-O-V and binuclear complexes of the formula (Mo2O4X2L2)-O-V (where X = Cl, Br) are isolated in the solid state. The complexes are characterized by elemental analyses, various spectroscopic techniques (UV-Vis IR), magnetic susceptibility measurement at room temperature, and cyclic voltammetry for their redox behavior at a platinum electrode in CH3CN. The mononuclear complexes (MoOX3L)-O-V are found to be paramagnetic while the binuclear complexes Mo2O4X2L2 are diamagnetic. Crystal and molecular structure of the ligand and the dioxomolybdenum complex (MoO2Br2L)-O-VI (obtained from the complex MoOBr3L during crystallization) have been solved by single crystal X-ray diffraction technique. Relevant DFT calculations of the ligand and the complex (MoO2Br2L)-O-VI are also carried out.

Chemical and radiological characterization of clay minerals used in pharmaceutics and cosmetics

Since the early days, clays have been used for therapeutic purposes. Nowadays, they are used as active ingredients or as excipient in formulations for a variety of purposes. Despite their wide use, little information is available in literature on their content of trace elements and radionuclides. The purpose of this study was to determine the elements (As, Ba, Br, Cs, Co, Cr, Eu, Fe, Hf, Hg, La, Lu, Rb, Sb, Sc, Sm, Ta, Tb, Yb, Zn, and Zr) and the radionuclides ((238)U, (232)Th, (226)Ra, (228)Ra, (210)Pb and (40)K) in Brazilian clays as well as the health and radiological implications of the use of these clays in pharmaceutical formulations. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fabrication and characterization of chemical sensors made from nanostructured films of poly(o-ethoxyaniline) prepared with different doping acids

Chemical sensors made from nanostructured films of poly(o-ethoxyaniline) POEA and poly(sodium 4-styrene sulfonate) PSS are produced and used to detect and distinguish 4 chemicals in solution at 20 mM, including sucrose, NaCl, HCl, and caffeine. These substances are used in order to mimic the 4 basic tastes recognized by humans, namely sweet, salty, sour, and bitter, respectively. The sensors are produced by the deposition of POEA/PSS films at the top of interdigitated microelectrodes via the layer-by-layer technique, using POEA solutions containing different dopant acids. Besides the different characteristics of the POEA/PSS films investigated by UV-Vis and Raman spectroscopies, and by atomic force microscopy.. it is observed that their electrical response to the different chemicals in liquid media is very fast, in the order of seconds, systematical, reproducible, and extremely dependent on the type of acid used for film fabrication. The responses of the as-prepared sensors are reproducible and repetitive after many cycles of operation. Furthermore, the use of an "electronic tongue" composed by an array of these sensors and principal component analysis as pattern recognition tool allows one to reasonably distinguish test solutions according to their chemical composition. (c) 2007 Published by Elsevier B.V.

Chemical Modification of Botryosphaeran: Structural Characterization and Anticoagulant Activity of a Water-Soluble Sulfonated (1 -> 3)(1 -> 6)-beta-D-Glucan

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chemical and structural characterization of V2O5/TiO2 catalysts

A series of V2O5/TiO2 samples was synthesized by sol-gel and impregnation methods with different contents of vanadia. These samples were characterized by x-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and electronic paramagnetic resonance (EPR). XRD detected rutile as the predominant phase for pure TiO2 prepared by the sol-gel method. The structure changed to anatase when the vanadia loading was increased. Also, anatase was the predominant phase for samples obtained by the impregnation method. Raman measurements identified two species of surface vanadium: monomeric vanadyl (V4+) and polymeric vanadates (V5+). XPS results indicated that Ti ions were in octahedral position surrounded by oxygen ions. The V/Ti atomic ratios showed that V ions were highly dispersed on the vanadia/titania surface obtained by the sol-gel method. EPR analysis detected three V4+ ion types: two of them were located in axially symmetric sites substituting for Ti4+ ions in the rutile structure, and the third one was characterized by magnetically interacting V4+ ions in the form of pairs or clusters. A partial oxidation of V4+ to V5+ was evident from EPR analysis for materials with higher concentrations of vanadium. (C) 2001 American Vacuum Society.

Physical-chemical, caloric and sensory characterization of light jambolan (Syzygium cumini Lamarck) jelly

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

SrZrO3 powders obtained by chemical method: Synthesis, characterization and optical absorption behaviour

Strontium zirconate (SrZrO3) powders have been synthesized by the polymeric precursor method after heat treatment at different temperatures for 2 h in oxygen atmosphere. The decomposition of precursor powder was followed by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform Raman (FT-Raman). The UV-vis absorption spectroscopy measurements suggested the presence of intermediary energy levels in the band gap of structurally disordered powders. XRD, Rietveld refinement and FT-Raman revealed that the powders are free of secondary phases and crystallizes in the orthorhombic structure. (C) 2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.