Híbridos à base de anilina/sílica obtidos através do processo sol-gel: síntese, caracterização e propriedades

Neste trabalho inicialmente foi sintetizado o precursor organoalcoxisilano 3- anilinapropiltrimetoxisilano, APTMS, a partir da reação entre a anilina e o 3- cloropropiltrimetoxisilano, CPTMS, usando hidreto de sódio, NaH, como ativador de base. O precursor inorgânico tetraetilortosilicato, TEOS, foi polimerizado na presença do precursor orgânico, e catalisador. Durante a etapa de polimerização dos precursores alcóxidos, foram investigadas as influências da temperatura, do tipo e concentração do catalisador e da concentração de precursor orgânico adicionado nas propriedades finais dos híbridos anilinapropilsilica resultantes. Os materiais híbridos foram caracterizados através das técnicas: espectroscopia no infravermelho (FT-IR), técnica de espalhamento de Raios-x a baixos ângulos (SAXS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, análise elementar, espectroscopia de aniquilação de pósitrons (PALS), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de elétrons dispersos (EDS). A potencialidade de aplicação dos híbridos obtidos como materiais adsorventes na extração dos cátions Cu(II), Zn(II), Cd(II) e Co(II), em solução, foi investigada usando-se isotermas de adsorção pelo método batelada. Através das técnicas de caracterização foi possível observar que as propriedades morfológicas dos materiais como área superficial, distribuição do tamanho de poros, forma e tamanho das partículas, além da estabilidade e grau de incorporação orgânica podem ser controladas em maior ou menor grau, dependendo da variável usada durante a polimerização dos precursores alcóxidos. O material apresentou propriedades promissoras como adsorvente seletivo para o cobre.

Obtenção e controle da morfologia de aluminas sintetizadas por sol-gel

Este trabalho apresenta o estudo da obtenção de alumina (óxido de alumínio – Al2O3) pelo método sol-gel coloidal e a caracterização da morfologia dos produtos obtidos, associando-a a parâmetros processuais como pH, tipo de solvente empregado e condições de secagem. Utilizou-se como precursor cloreto de alumínio hexahidratado que, após reações de pectização, levou à formação de um gel viscoso com características amorfas. Este gel, após calcinação, deu origem a diferentes fases de alumina e, apresentou diferentes morfologias: pós, fibras ou corpos cerâmicos porosos, que variaram de acordo com os parâmetros processuais adotados. A fim de se avaliar o comportamento do gel frente às diferentes condições de pH, variou-se o pH do sistema utilizando-se ácido acético glacial para ajustes de pH na faixa ácida e, para o ajuste de pH na faixa básica, uma solução aquosa 30% de amônio. Ambos foram escolhidos para o ajuste de pH por não interferirem no processo de síntese da alumina e, por serem facilmente eliminados com tratamentos térmicos. Na etapa de pectização do gel, foram adicionados diferentes solventes, água, álcool ou uma mistura 1:1 de ambos, a fim de se avaliar a sua influência sob o tempo de secagem e distribuição de tamanho de partículas. O gel foi então seco de acordo com as seguintes metodologias de secagem: secagem do gel em estufa a 110°C por 12 horas, secagem do gel em ambiente aberto, com temperatura variando entre 25 e 30°C, pré-evaporação do solvente sob aquecimento (70 a 80°C) e agitação. Os produtos obtidos seguindo esta metodologia foram caracterizados quanto à distribuição granulométrica, análises térmicas (TGA e DTA), difração de raios X, área superficial, densidade real e morfologia (usando microscopia ótica e de varredura).

Caracterização de filmes ópticos compósitos nano-estruturados, inomogêneos ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo método sol-gel

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

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)

Photoluminescence of Eu(3+) ion in SnO(2) obtained by sol-gel

Photoluminescence data of Eu-doped SnO(2) xerogels are presented, yielding information on the symmetry of Eu(3+) luminescent centers, which can be related to their location in the matrix: at lattice sites, substituting to Sn(4+), or segregated at particles surface. Influence of doping concentration and/or particle size on the photoluminescence spectra obtained by energy transfer from the matrix to Eu(3+) sites is investigated. Results show that a better efficiency in the energy transfer processes is obtained for high symmetry Eu(3+) sites and low doping levels. Emission intensity from (5)D(0) -> (7)F(1) transition increases as the temperature is raised from 10 to 240 K, under excitation at 266 nm laser line, because in this transition the multiphonon emission becomes significant only above 240 K. As an extension of this result, we predict high effectiveness for room temperature operation of Eu-based optical communication devices. X-ray diffraction data show that the impurity excess inhibits particle growth, which may influence the asymmetry ratio of luminescence spectra.

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)

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.

Nanopore size growth and ultrafiltration performance of SnO2 ceramic membranes prepared by sol-gel route

Supported ceramic membranes have been produced by the sol-casting procedure from aqueous colloidal suspensions prepared by the sol-gel route. Coatings on a tubular alumina support have been successfully performed leading to crack free layers. Samples have been sintered at 400, 500 and 600 degreesC, and the effect of heating treatment on the nanostructure and on the ultrafiltration properties are analyzed. The characterization has been done by high resolution scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption isotherms, water permeation and cut-off determination using polyethylene glycol standard solutions. The micrographs have revealed that grains and pore size increase with the temperature, whereas their shape remains invariant. This results is in agreements with N-2 adsorption-desorption analyses, which have revealed that the mean pore size diameter increases from 4 to 10 nm as the sintering temperature increases from 400 to 600 degreesC, while the total porosity remains constant. Furthermore, the tortuosity, calculated from water permeability, is essentially invariant with the sintering temperatures. The membranes cut-off, determined with a retention rate equal to 95%, are 3500, 6500 and 9000 g . mol(-1) for 400, 500 and 600 degreesC, respectively, showing that the permeation properties of SnO2 ultrafiltration membranes can easily be controlled by sintering condition.

Síntese de hidroxiapatita pelo método sol-gel utilizando precursores alternativos: nitrato de cálcio e ácido fosfórico

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

QEXAFS and UV/Vis Simultaneous Monitoring of the TiO2-Nanoparticles Formation by Hydrolytic Sol-Gel Route

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Photoluminescent CaCu3Ti4O12-Based Thin Films Synthesized by a Sol-Gel Method

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

NiTiO3 nanoparticles encapsulated with SiO2 prepared by sol-gel method

NiTiO3 (NTO) nanoparticles encapsulated with SiO2 were prepared by the sol-gel method resulting on core-shell structure. Changes on isoelectric point as a function of silica were evaluated by means of zeta potential. The NTO nanoparticles heat treated at 600 degrees C were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-ray analysis. TEM observations showed that the mean size of NTO is in the range of 2.5-42.5 nm while the thickness of SiO2 shell attained 1.5-3.5 nm approximately.

Sol-gel synthesis and characterization of Fe(2)O(3) center dot CeO(2) doped with Pr ceramic pigments

Undoped x center dot alpha-Fe(2)O(3) y center dot CeO(2) and doped with praseodymium ceramic pigments were obtained by the sol-gel method after heat treatment at 800 degrees C for 2 h. These pigments were characterized by XRD, nitrogen adsorption, scanning electron microscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy and colorimetrical measurements. Red and brown colors with several tonalities were observed after changes with Ce and Pr concentration.

Synthesis and characterization of mesoporous TiO2 nanostructured films prepared by a modified sol-gel method for application in dye solar cells

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