Membranas de biocelulose como substrato para o crescimento de nanofios de ZnO: síntese e aplicação

Pós-graduação em Química - IQ

Membranas de biocelulose como substrato para o crescimento de nanofios de ZnO: síntese e aplicação

Pós-graduação em Química - IQ

Síntese de nanomateriais de carbono a partir do resíduo de milho (DDGS)

The world's largest ethanol producer (USA) uses corn as feedstock. DDGS (distillers dried grains with solubles) is the main waste generated from this process (around 32 million t/year). DDGS samples were pyrolyzed at 1000 ºC in a furnace with controlled atmosphere. The effluent was channeled to a second furnace, in which catalyst substrates were placed. Chromatographic analysis was used to evaluate the gaseous effluents, showing that the catalyst reduced hydrocarbon emissions. The solid products formed were analyzed by SEM and TEM. Graphitic structures and carbon nanofibers, 50 µm in length and with diameters of 80-200 nm, were formed.

Sais de diazônio: síntese e eletrorredução

Sais de diazônio são um classe de compostos amplamente usados em química orgânica. Sua aplicação abrange uma gama de sínteses desde corantes até reações de hetero-acoplamento para produção de fármacos, mas pouco é conhecido de sua redução eletroquímica para fins sintéticos. As metodologias empregadas na redução de sais de diazônio geralmente envolvem o uso de metais ou compostos capazes de transferir elétrons como Pd, Cu ou tetratiafulvaleno. Neste trabalho é descrita a redução eletroquímica de dois sais de diazônio: tetrafluoroborato de 2-(2-propen-1-ilóxi)benzenodiazônio (1) e tetrafluoroborato de 2-(2-propen-1-iltio)benzenodiazônio (2) usando três eletrodos: Pt, Hg e pó de grafite. Quando foi feita a eletrólise de (1) utilizando cátodo de Hg vários produtos foram formados envolvendo uma reação de ciclização intramolecular, porém não conseguimos separá-los pelos métodos cromatográficos. A eletrólise de (2) em condições experimentais similares conduziu a uma mistura complexa de produtos provavelmente devido a uma interação do Hg com o átomo de enxofre do substrato e seus produtos de redução. Usando o cátodo de Pt e sal (1) a reação não foi eficiente pois ocorria uma queda brusca da corrente, provavelmente devido ao bloqueio da superfície do eletrodo. Concernente ao eletrodo de pó de grafite, apenas alguns experimentos preliminares foram feitos, portanto uma análise de seu desemprenho é prematura.

Síntese, caracterização e modificação de superfícies de sílicas mesoporosas ordenadas para captura de CO2

Processos como a purificação do metano (CH4) e a produção de hidrogênio gasoso (H2) envolvem etapas de separação de CO2. Atualmente, etanolaminas como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA) e trietanolamina (TEA) são as substâncias mais utilizadas no processo de separação/captura de CO2 em processos industriais. Entretanto, o uso destas substâncias apresenta alguns inconvenientes devido à alta volatilidade, dificuldade de se trabalhar com material líquido, também ao alto gasto energético envolvido das etapas de regeneração e à baixa estabilidade térmica e química. Com base nessa problemática, esse trabalho teve por objetivo a síntese de um tipo de sílica mesoporosa altamente ordenada (SBA-15) de modo a utilizá-la no processo de captura de CO2. O trabalho foi dividido em quatro etapas experimentais que envolveram a síntese da SBA-15, o estudo do comportamento térmico de algumas etanolaminas livres, síntese e caracterização de materiais adsorventes preparados a partir de incorporação de etanolaminas à SBA-15 e estudo da eficiência de captura de CO2 por esses materiais. Novas alternativas de síntese da SBA-15 foram estudadas neste trabalho, visando aperfeiçoar as propriedades texturais do material produzido. Tais alternativas são baseadas na remoção do surfatante, utilizado como molde na síntese da sílica mesoporosa, por meio da extração por Soxhlet, utilizando diferentes solventes. O processo contribuiu para melhorar as propriedades do material obtido, evitando o encolhimento da estrutura que pode ser ocasionado durante a etapa de calcinação. Por meio de técnicas como TG/DTG, DSC, FTIR e Análise Elementar de C, H e N foi realizada a caracterização físico-química e termoanalítica da MEA, DEA, MDEA e TEA, visando melhor conhecer as características destas substâncias. Estudos cinéticos baseados nos métodos termogravimétricos isotérmicos e não isotérmicos (Método de Ozawa) foram realizados, permitindo a determinação de parâmetros cinéticos envolvidos nas etapas de volatilização/decomposição térmica das etanolaminas. Além das técnicas acima mencionadas, MEV, MET, SAXS e Medidas de Adsorção de N2 foram utilizadas na caraterização da SBA-15 antes e após a incorporação das etanolaminas. Dentre as etanolaminas estudadas, a TEA apresentou maior estabilidade térmica, entretanto, devido ao seu maior impedimento estérico, é a etanolamina que apresenta menor afinidade com o CO2. Diferentemente das demais etanolaminas estudadas, a decomposição térmica da DEA envolve uma reação intramolecular, levando a formação de MEA e óxido de etileno. A incorporação destes materiais à SBA-15 aumentou a estabilidade térmica das etanolaminas, uma vez que parte do material permanece dentro dos poros da sílica. Os ensaios de adsorção de CO2 mostraram que a incorporação da MEA à SBA-15 catalisou o processo de decomposição térmica da mesma. A MDEA foi a etanolamina que apresentou maior poder de captura de CO2 e sua estabilidade térmica foi consideravelmente aumentada quando a mesma foi incorporada à SBA-15, aumentando também seu potencial de captura de CO2.

Síntese, caracterização e aplicações de fluoróforos derivados do BODIPY

O desenvolvimento de técnicas analíticas, espectroscópicas e de imagem baseadas na detecção da fluorescência está associado com a necessidade por marcadores fluorescentes com variadas características e aplicabilidades. Dentre os diversos marcadores fluorescentes disponíveis, os derivados de borodipirrometenos (BODIPY), descobertos no final da década de 1960, passaram a ser amplamente utilizados desde o final da década de 1980. Esta tese de doutorado se trata de um estudo pioneiro no Brasil, envolvendo a síntese, modificação química e caracterização fotofísica de BODIPYs. Na primeira etapa do projeto métodos de obtenção de BODIPYs foram estabelecidos e aplicados na síntese de uma biblioteca de sondas fluorescentes. O estudo fotofísico dessa biblioteca de fluoróforos nos possibilitou identificar e estudar particularidades de alguns fluoróforos, como o solvatocromismo, halocromismo e ionocromismo. A segunda etapa do projeto envolveu o estabelecimento de métodos de modificação química de BODIPYs visando a diversificação fotofísica e estrutural da biblioteca de compostos. Foram sintetizados BODIPYs reativos que foram submetidos a reações de substituição nucleofílica, Suzuki, Sonogashira, Knoevenagel e arilação direta, levando à obtenção de compostos com propriedades ópticas diversas. Por fim, na terceira etapa do projeto, está descrito o desenvolvimento de novos métodos de modificação química de fluoróforos BODIPY. Foi desenvolvido um método simples de tiocianação direta dessa classe de compostos com bons rendimentos, baseado na utilização de tiocianato de amônio e oxone ®. O escopo e as limitações do novo método de tiocianação foi estudado em BODIPYs com propriedades eletrônicas diversas. Foi mostrada ainda a conversão de BODIPYs tiocianados a derivados tioalquilados com características ópticas particulares. Em conclusão, com esta tese de doutorado foi estabelecida uma linha de pesquisa inovadora envolvendo a síntese e modificação química de uma classe de compostos com ampla aplicação tecnológica.

Síntese e caracterização de nanomateriais superparamagnéticos do tipo core-shell para aplicação em catálise e biomedicina

As diversas aplicações tecnológicas de nanopartículas magnéticas (NPM) vêm intensificando o interesse por materiais com propriedades magnéticas diferenciadas, como magnetização de saturação (MS) intensificada e comportamento superparamagnético. Embora MNP metálicas de Fe, Co e bimetálicas de FeCo e FePt possuam altos valores de MS, sua baixa estabilidade química dificulta aplicações em escala nanométrica. Neste trabalho foram sintetizadas NPM de Fe, Co, FeCo e FePt com alta estabilidade química e rigoroso controle morfológico. NPM de óxido metálicos (Fe e Co) também foram obtidas. Dois métodos de síntese foram empregados. Usando método baseado em sistemas nanoheterogêneos (sistemas micelares ou de microemulsão inversa), foram sintetizadas NPM de Fe3O4 e Co metálico. Foram empregados surfactantes cátion-substituídos: dodecil sulfato de ferro(III) (FeDS) e dodecil sulfato de cobalto(II) (CoDS). Para a síntese das NPM, foram estudados e determinados a concentração micelar crítica do FeDS em 1-octanol (cmc = 0,90 mmol L-1) e o diagrama de fases pseudoternário para o sistema n-heptano/CoDS/n-butanol/H2O. NPM esferoidais de magnetita com3,4 nm de diâmetro e comportamento quase-paramagnético foram obtidas usando sistemas micelares de FeDS em 1-octanol. Já as NPM de Co obtidas via microemulsão inversa, apesar da larga distribuição de tamanho e baixa MS, são quimicamente estáveis e superparamagnéticas. O segundo método é baseado na decomposição térmica de complexos metálicos, pelo qual foram preparadas NPM esféricas de FePt e de óxidos metálicos (Fe3O4, FeXO1-X, (Co,Fe)XO1-X e CoFe2O4) com morfologia controlada e estabilidade química. O método não mostrou a mesma efetividade na síntese de NPM de FeAg e FeCo: a liga FeAg não foi obtida enquanto que NPM de FeCo com estabilidade química foram obtidas sem controle morfológico. NPM de Fe e FeCo foram preparadas a partir da redução térmica de NPM de Fe3O4 e CoFe2O4, as quais foram previamente recobertas com sílica. A sílica previne a sinterização inter-partículas, além de proporcionar caráter hidrofílico e biocompatibilidade ao material. As amostras reduzidas apresentaram aumento dos valores de MS (entre 21,3 e 163,9%), o qual é diretamente proporcional às dimensões das NPM. O recobrimento com sílica foi realizado via hidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) em sistema de microemulsão inversa. A espessura da camada de sílica foi controlada variando-se o tempo de reação e as concentrações de TEOS e de NPM, sendo então proposto um mecanismo do processo de recobrimento. Algumas amostras receberam um recobrimento adicional de TiO2 na fase anatase, para o qual foi empregado etilenoglicol como solvente e ligante para formação de glicolato de Ti como precursor. A espessura da camada de TiO2 (2-12 nm) é controlada variando as quantidades relativas entre NPM e o precursor de Ti. Ensaios de hipertermia magnética foram realizados para as amostras recobertas com sílica. Ensaios de hipertermia magnéticas mostram grande aumento da taxa de aquecimento das amostras após a redução térmica, mesmo para dispersões diluídas de NPM (0,6 a 4,5 mg mL-1). Taxas de aquecimento entre 0,3 e 3,0oC min-1 e SAR entre 37,2 e 96,3 W g-1. foram obtidos. A atividade fotocatalítica das amostras recobertas foram próximas à da fase anatase pura, com a vantagem de possuir um núcleo magnético que permite a recuperação do catalisador pela simples aplicação de campos magnéticos externos. Os resultados preliminares dos ensaios de hipertermia magnética e fotocatálise indicam um forte potencial dos materiais aqui relatados para aplicações em biomedicina e em fotocatálise.

Síntese, caracterização e atividade catalítica de compostos organolantanídeos contendo os ânions metanossulfonato e pentametilciclopentadienil e o ligante pirazinamida

O estudo de compostos organolantanídeos consiste em um dos campos de maior interesse dentro da química organometálica, principalmente devido ao uso potencial como precursores ou catalisadores em reações de hidrogenação, hidroformilação, carbonilação, oxidação e principalmente polimerização de olefinas. Este interesse tem levado diversos grupos de pesquisa a sintetizarem compostos utilizando o ânion ciclopentadienil e seus derivados ligados a íons lantanídeos (III). O presente trabalho tem como objetivo contribuir para a aplicação desses compostos organolantanídeos como catalisadores em reações de polimerização de olefinas. O trabalho envolveu uma etapa de síntese e caracterização de duas classes de compostos organolantanídeos Ln(MS)2Cp*(Ln = Tb e Yb), e Ln(MS)2Cp*PzA (Ln = Sm, Tb e Yb) e uma etapa de estudo da atividade catalítica desses compostos frente a reações de polimerização de etileno, propileno e estireno, utilizando metilaluminoxano como co-catalisador e a caracterização dos polímeros formados. Os compostos sintetizados apresentaram atividade catalítica apenas para polimerização de estireno. O polímero formado, independente do composto organolantanídeo utilizado, foi caracterizado como poliestireno principalmente atático, indicando que a polimerização não é estereoespecífica e apresentou massa molar da ordem de 104 g/mol.

Síntese de nitrosotióis para experimentação ex vivo e in vivo relacionada com a resistência à insulina

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Síntese e caracterização de niobiosilicatos para produção de biocombustível

The mesoporous materials has been an special attention, among them was discovered in the 1990´s the mesoporous molecular sieve of SBA-15 type. The good features of the SBA- 15 makes this material very promising in catalysis, however, due to the absence of native active sites, it has low catalytic activity. In this way, different metals and oxides have been included in this molecular sieve as a means of introducing active sites and increase its catalytic activity. Among the oxides that are being researched, there is the niobium oxide, which presents strong acid sites and exists in abundance. Brazil is the largest producer of the mineral. On the other hand, the production of biofuels has been desired, but it requires the development of new catalysts for this purpose. The aim of this work was to develop silicate of niobium by impregnation and by new synthesis method for application in the cracking of moringa oil. The methodology consisted of inserting the niobium oxide either by postsynthesis process using wet impregnation and direct insertion. For direct insert a new method was developed for pH adjustment, being tested different pH, and the pH 2.2 was used different ratios of Si/Nb. The materials were characterized by different techniques such as: XRD, N2 adsorption, SEM, EDS, UV-visible, TG/DTG, DSC, TEM, acidity by thermodesorption of n-butilamine and FTIR. After this part of the catalysts developed by the two methods were tested in the thermocatalytic cracking of moringa oil, being used a simple distillation. All silicates of Niobium obtained showed a highly ordered structure, having high specific areas, good distribution of pore diameters, beyond present a morphology in the form of fibers. In the catalysts after synthesis was observed that the niobium inserted has so as octahedrally and tetrahedrally coordinated, demonstrating that there were also oxides formed on the external surface of SBA-15. The materials obtained in the direct synthesis are only tetrahedrally coordinated. The new synthesis method of pH adjusting by using the buffer solution for it, proved to be very efficient for the production of such materials, because the materials obtained showed characteristics and structures similar to the molecular sieve of SBA-15 type. Among the pH tested the material that presented better characteristics was synthesized at pH 2.2. The application of these materials in catalytic cracking showed a higher formation of organic liquids when compared to thermal cracking, in addition to significantly reducing the acidity and residues formed, demonstrating that the use of silicates of Niobium increases both the conversion and the selectivity of the products.

Otimização da síntese do AlSBA-15 para produção de biodiesel por transesteri-ficação do óleo de coco

Stimulus encouraging the production and consumption of biodiesel favors the policy of pre-serving the environment, contributing to the reduction of greenhouse gas reducing climate change. The current trend of research in this field focuses on improving these processes with the use of heterogeneous catalysts, seeing has significant advantages such as: low contamination of products, ease of separation of the catalyst from the reaction medium, possibili-ty of reuse of the catalyst, decreased corrosion problems. The objective of this research was to optimize the synthesis of AlSBA-15 for the production of biodiesel through transesterification process via ethyl route. For the optimization of hydrothermal synthesis of type AlSBA-15 catalyst has assembled a 23 factorial experimental matrix with eleven trials. The stoichiometric amounts of starting materials were varied according to different ratios Si / Al which is a factor in the experimental design, in addition to the time and temperature of aging of the synthesis gel. The material showed the best results of characterization (SBET = 591.7 (m2 / g), Vp = 0.83 (cm3 / g), Dp = 5.59 (nm), w = 6.48 (nm) was synthesized at 100 ° C for 24 hours, with a ratio Si / Al = 10.This material was applied as a heterogeneous catalyst in the reaction of ethyl transesterification as raw coconut oil in natura. Coconut oil presented suitable for obtaining biodiesel via ethyl route.The visual aspects and physical-chemical characteristics of the reaction products show that AlSBA-15 catalyst favored the reaction. According to physical-chemical analysis the order of oxidative stability of the product of the transesterification reaction was: catalytic reaction at 1500 ° C> non-catalytic reaction at 100 ° C> 100 ° C catalytic> catalytic reaction at 200 ° C Reaction. The results of oxidative stability and kinematic viscosity shows that the biodiesel produced in the catalytic sandblasting held at 150 ° C which was maintained within the ABNT NBR 7148, ABNT NBR 10441 and EN 14112.

Síntese e caracterização de complexo tetranuclear de cobre com o ligante resorcinareno

The main objective of the present work is to contribute to the development of the coordination chemistry of macromolecules such as resorcinarene with the synthesis and characterization of new copper complexes with chloride, vanillin and resorcinarene binders, all coordinated to phenanthroline, a biologically active molecule with important properties in biological systems. The complex [(Cu(phen))4(resvan)], was synthesized from the direct reaction of the metals with resorcinarene and generates several possibilities for coordination, which hinders its characterization. Therefore, in order to limit the coordination sites of the ligand, the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 was formed from a new synthetic methodology. The complex cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl, [(Cu(phen))4(resvan)] and [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 were characterized by spectroscopic techniques such as IR, UV-vis and EPR. By using infrared it has been possible to demonstrate the presence of the phenanthroline ligand in the synthesized complexes, and vanillin in the complex cis- [Cu(phen)(van)]Cl and resvan ligand in the complex [(Cu(phen))4(resvan)], besides this indicating the formation of resorcinarene in the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4. The electronic spectra of these coordination compounds indicated the presence of the phenanthroline ligand, by its intense bands in the ultraviolet region. For the complex cis- [Cu(phen)(van)]Cl it still indicated the presence of the ligand vanillin based on intraligand bands of vanillin and charge transfer, LMCT. Furthermore, the spectra showed d-d bands, confirming the formation of metal compounds. The amount of copper atoms present in the complex [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 was estimated from a comparative analysis of the absorbances of solutions of the same concentration of [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 and cis- [Cu(phen)(van)]Cl, which indicates that these compounds have copper atoms in the ratio 4:1. The EPR spectra of the complex cis-[Cu(phen)Cl2], cis-[Cu(phen)(van)]Cl and [(Cu(phen))4(resvan)]Cl4 showed axial profiles, while the complex [(Cu(phen))4(resvan)] showed of axial and rhombic profiles, indicating a change in the symmetry of the Cu (II) to this complex environment. The binders vanillin and resvan underwent biological assays with satisfactory results, both exhibited antioxidant activity and low toxicity, as well vanillin present antitoxoplásmico character.

Síntese e caracterização de materiais mesoporosos para a captura de CO2: influência do óxido de níquel

Several materials are currently under study for the CO2 capture process, like the metal oxides and mixed metal oxides, zeolites, carbonaceous materials, metal-organic frameworks (MOF's) organosilica and modified silica surfaces. In this work, evaluated the adsorption capacity of CO2 in mesoporous materials of different structures, such as MCM-48 and SBA- 15 without impregnating and impregnated with nickel in the proportions 5 %, 10 % and 20 % (m/m), known as 5Ni-MCM-48, 10Ni-MCM-48, 20Ni-MCM-48 and 5Ni-SBA-15, 10NiSBA-15, 20Ni-SBA-15. The materials were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG and DTG), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), N2 adsorption and desorption (BET) and scanning electron microscopy (SEM) with EDS. The adsorption process was performed varying the pressure of 100 - 4000 kPa and keeping the temperature constant and equal to 298 K. At a pressure of 100 kPa, higher concentrations of adsorption occurred for the materials 5Ni-MCM-48 (0.795 mmol g-1 ) and SBA-15 (0.914 mmol g-1 ) is not impregnated, and at a pressure of 4000 kPa for MCM-48 materials (14.89 mmol g-1) and SBA-15 (9.97 mmol g-1) not impregnated. The results showed that the adsorption capacity varies positively with the specific area, however, has a direct dependency on the type and geometry of the porous structure of channels. The data were fitted using the Langmuir and Freundlich models and were evaluated thermodynamic parameters Gibbs free energy and entropy of the adsorption system

Síntese e caracterização de compostos de coordenação do Ácido 4-cloro-2-(2- furilmetilamino)-5- sulfamoil-benzóico com os íons níquel, cobalto e zinco

This work aimed to promote the synthesis, characterization and propose a plausible molecular structure for coordination compounds involving furosemide (4-Chloro-2-(2- furylmethylamino)-5-sulfamoyl-benzoic acid) with the metal ions Ni+2, Zn+2 and Co+2. The compounds were obtained in methanoic medium by evaporation of the solvent after the synthesis procedure. For characterization of coordination compounds determining the levels of metals by EDTA complexometry, infrared spectroscopy (FTIR), solubility of compounds in various solvents, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), differential thermal analysis were made (DTA), determination of the carbon , hydrogen and nitrogen (CHN). The results of infrared spectroscopy in the region suggest that the organic ligand is coordinated in a bidentate fashion to the metal ions, the metal center interactions to occur by the coordination of the nitrogen atom of the amino group and the oxygen atom of the carboxylic acid of the structure of furosemide. With the results of the levels of metal, elemental analysis (CHN) and thermal analysis has been possible to propose the structure of the ligand. The values of the molar conductivity of the complex in acetonitrile behavior suggest the non acetonitrile electrolyte solution. With the solubility tests it was found that the compounds have high solubility in methanol and acetonitrile, as are partially insoluble in water. From the results of thermal analysis (TG, DSC, DTA), it was possible to obtain the thermal behavior of the compounds as stages of dehydration, thermal stability, decomposition and the energies involved.

Síntese de carreadores de oxigênio à base de Ni e Co para estudo do processo de Chemical Looping usando CH4 como combustível

Increasing energy demand is being met largely by fossil fuel reserves, which emit CO2, SOx gases and various other pollutants. So does the search for fuels that emit fewer pollutants and have the same energy efficiency. In this context, hydrogen (H2) has been increasingly recognized as a potential carrier of energy for the near future. This is because the H2 can be obtained by different routes and has a wide application area , in addition to having clean burning, generating only H2O as a product of combustion , and higher energy density per unit mass . The Chemical Looping Reforming process (CLR) has been extensively investigated in recent years, it is possible to regenerate the catalyst by applying cycles of reduction and oxidation. This work has as main objective to develop catalysts based on nickel and cobalt to study the reactivity of reform with chemical recycling process. The catalysts were prepared by three different methods: combustion assisted by microwave, wet impregnation and co-precipitation. All catalysts synthesized have the same amount by weight of the active phases (60% w / w). The other 40 % m/m consists in La2O3 (8% w / w), Al2O3 (30% w / w) and MgO (2%). Oxygen carriers have been named as follows: N or C, nickel or cobalt, followed by the number 3 or 6, meaning 30 to 60% of active phase in the oxide form and C, CI or CP, which means self-combustion assisted by microwave, self-combustion assisted by microwave followed by wet impregnation and co-precipitation. The oxygen carriers were then characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD), surface area (BET), temperature programmed reduction (TPR) and scanning electron microscopy (SEM). The characterization results showed that the different synthesis methods have led to obtaining different morphologies and structures. Redox tests using CH4 as reducing agent and sintetic air as oxidant agent was done with N6C and C6C, N6CI and C6CI and N6CP and C6CP oxygen carriers. The tests revealed different behaviors, depending on active phase and on synthesis procedure. N6C oxygen carrier produced high levels of H2. The C6CI oxygen carrier produced CO2 and H2O without carbon deposits.