Estudio del sistema CaO - Al2 O3- SnO2 y su aplicación tecnológica en la industria del cemento.

Tesis (Maestría en Ciencias con Orientación en Química de los Materiales) UANL, 2011.

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.

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.

Numerical simulation of the liquid phase in SnO2 thin film deposition by sol-gel-dip-coating

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Characterization of metallic electrical contacts to SnO2 thin films lightly doped with Eu3+ ions, and photo-induced resistivity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Raman and photoluminescence of Er3+-doped SnO2 obtained via the sol-gel technique from solutions with distinct pH

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Rare earth centers properties and electron trapping in SnO2 thin films produced by sol-gel route

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influence of pH of Colloidal Suspension on the Electrical Conductivity of SnO2 thin Films Deposited Via Sol-Gel-Dip-Coating

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Growth of Al2O3 thin film by oxidation of resistively evaporated Al on top of SnO2, and electrical properties of the heterojunction SnO2/Al2O3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Effect of pH of colloidal suspension on crystallization and activation energy of deep levels in SnO2 thin films obtained via sol-gel

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evaluation of Bulk and Surfaces Absorption Edge Energy of Sol-Gel-Dip-Coating SnO2 Thin Films

The absorption edge and the bandgap transition of sol-gel-dip-coating SnO2 thin films, deposited on quartz substrates, are evaluated from optical absorption data and temperature dependent photoconductivity spectra. Structural properties of these films help the interpretation of bandgap transition nature, since the obtained nanosized dimensions of crystallites are determinant on dominant growth direction and, thus, absorption energy. Electronic properties of the bulk and (110) and (101) surfaces are also presented, calculated by means of density functional theory applied to periodic calculations at B3LYP hybrid functional level. Experimentally obtained absorption edge is compared to the calculated energy band diagrams of bulk and (110) and (101) surfaces. The overall calculated electronic properties in conjunction with structural and electro-optical experimental data suggest that the nature of the bandgap transition is related to a combined effect of bulk and (101) surface, which presents direct bandgap transition.

Theoretical analysis of the energy levels induced by oxygen vacancies and the doping process (Co, Cu and Zn) on SnO2 (110) surface models

Density functional calculation at B3LYP level was employed to study the surface oxygen vacancies and the doping process of Co, Cu and Zn on SnO2 (110) surface models. Large clusters, based on (SnO2)(15) models, were selected to simulate the oxidized (Sn15O30), half-reduced (Sn15O29) and the reduced (Sn15O28) surfaces. The doping process was considered on the reduced surfaces: Sn13Co2O28, Sn13Cu2O28 and Sn13Zn2O28. The results are analyzed and discussed based on a calculation of the energy levels along the bulk band gap region, determined by a projection of the monoelectron level structure on to the atomic basis set and by the density of states. This procedure enables one to distinguish the states coming from the bulk, the oxygen vacancies and the doping process, on passing from an oxidized to a reduced surface, missing bridge oxygen atoms generate electronic levels along the band gap region, associated with 5s/5p of four-/five-fold Sn and 2p of in-plane O centers located on the exposed surface, which is in agreement with previous theoretical and experimental investigations. The formation energy of one and two oxygen vacancies is 3.0 and 3.9 eV, respectively. (C) 2001 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Periodic study on the structural and electronic properties of bulk, oxidized and reduced SnO2(110) surfaces and the interaction with O-2

The structural and electronic properties of bulk and both oxidized and reduced SnO2(110) surfaces as well as the adsorption process of O-2 on the reduced surface have been investigated by periodic DFT calculations at B3LYP level. The lattice parameters, charge distribution, density of states and band structure are reported for the bulk and surfaces. Surface relaxation effects have been explicitly taken into account by optimizing slab models of nine and seven atomic layers representing the oxidized and reduced surfaces, respectively. The conductivity behavior of the reduced SnO2(110) surface is explained by a distribution of the electrons in the electronic states in the band gap induced by oxygen vacancies. Three types of adsorption approaches of O-2 on the four-fold tin at the reduced SuO(2)(110) surface have been considered. The most exothermic channel corresponds to the adsorption of O-2 parallel to the surface and to the four-fold tin row, and it is believed to be associated with the formation of a peroxo O-2(2-) species. The chemisorption of O-2 on reduced SnO2(110) surface causes a significant depopulation of states along the band gap and it is shown to trap the electrons in the chemisorbed complex producing an electron-depleted space-charge layer in the inner surface region of the material in agreement with some experimental evidences. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.