Imidazolium-Based Organic Structure Directing Agents for the Synthesis of Microporous Materials

The central theme of this thesis is the use of imidazolium-based organic structure directing agents (OSDAs) in microporous materials synthesis. Imidazoliums are advantageous OSDAs as they are relatively inexpensive and simple to prepare, show robust stability under microporous material synthesis conditions, have led to a wide range of products, and have many permutations in structure that can be explored. The work I present involves the use of mono-, di-, and triquaternary imidazolium-based OSDAs in a wide variety of microporous material syntheses. Much of this work was motivated by successful computational predictions (Chapter 2) that led me to continue to explore these types of OSDAs. Some of the important discoveries with these OSDAs include the following: 1) Experimental evaluation and confirmation of a computational method that predicted a new OSDA for pure-silica STW, a desired framework containing helical pores that was previously very difficult to synthesize. 2) Discovery of a number of new imidazolium OSDAs to synthesize zeolite RTH, a zeolite desired for both the methanol-to-olefins reaction as well as NOX reduction in exhaust gases. This discovery enables the use of RTH for many additional investigations as the previous OSDA used to make this framework was difficult to synthesize, such that no large scale preparations would be practical. 3) The synthesis of pure-silica RTH by topotactic condensation from a layered precursor (denoted CIT-10), that can also be pillared to make a new framework material with an expanded pore system, denoted CIT-11, that can be calcined to form a new microporous material, denoted CIT-12. CIT-10 is also interesting since it is the first layered material to contain 8 membered rings through the layers, making it potentially useful in separations if delamination methods can be developed. 4) The synthesis of a new microporous material, denoted CIT-7 (framework code CSV) that contains a 2-dimensional system of 8 and 10 membered rings with a large cage at channel intersections. This material is especially important since it can be synthesized as a pure-silica framework under low-water, fluoride-mediated synthesis conditions, and as an aluminosilicate material under hydroxide mediated conditions. 5) The synthesis of high-silica heulandite (HEU) by topotactic condensation as well as direct synthesis, demonstrating new, more hydrothermally stable compositions of a previously known framework. 6) The synthesis of germanosilicate and aluminophosphate LTA using a triquaternary OSDA. All of these materials show the diverse range of products that can be formed from OSDAs that can be prepared by straightforward syntheses and have made many of these materials accessible for the first time under facile zeolite synthesis conditions.

Processes controlling the quantities of biogenic materials in lakes and reservoirs subject to cultural eutrophication

The processes which control the growth, composition, succession and loss from suspension of phytoplankton algae are briefly reviewed, with special reference to function in eutrophic reservoir systems. The ecology of larger algal biomasses supported by high nutrient loading rates are more likely to be subject to physical (wash-out, underwater light penetration, thermal stability and mixing) than to chemical constraints. Sudden changes in the interactions between physical factors temporarily impair the growth of dominant algal species, and advance the succession. Certain algae may be cropped heavily, but selectively, by zooplankton feeding, but they are rarely the species which cause problems in waterworks practice. Grazing, however, does influence succession. A deeper understanding of the operation of loss control mechanism is urgently required. Potentially, manipulation of the physical environment provides an important means of alleviating day-to-day algal problems in eutrophic reservoirs; in terms of cost effectiveness these may prove to be more attractive than reducing nutrient loads at source.

O problema do ethos científico no novo modo de produção da ciência contemporânea

Nosso trabalho tem como objetivo central mostrar que as mudanças ocorridas no modo de produção da ciência contemporânea possuem implicações, tanto para os aspectos sociológicos da ciência quanto para os seus princípios filosóficos, que ainda apontam para uma necessidade de uma análise da relação entre ciência e sociedade. Baseamos nossa tese no trabalho desenvolvido pelo físico e epistemólogo da ciência John Michael Ziman F. R. S. (1925-2005), que defende que as mudanças ocorridas nos últimos 60 anos, relacionadas a uma nova forma de organizar, gerir e financiar a prática científica, i.e., a uma nova forma de prática científica, levaram ao surgimento de uma ciência pós-acadêmica ou pós-industrial. Sua consequência mais grave é a incorporação de um novo ethos científico, que tem como base princípios gerenciais, em detrimento do ethos mertoniano, cujo objetivo principal seria a manutenção de princípios que foram histórica e socialmente defendidos pelos cientistas em um ideal de ciência acadêmica, tais como os de objetividade, busca da verdade e autonomia, ainda que como ideais reguladores. Contudo, mostraremos que Ziman não adere à interpretação tradicional do ethos mertoniano, que o associa a uma epistemologia fundacionista. Além disso, ele reformula, seguindo as novas filosofia e sociologia da ciência, os ideais epistêmicos preconizados pelas tendências positivistas e neopositivistas, em especial a noção da objetividade. Para Ziman, a ciência ainda produz conhecimento confiável, pois possui um mecanismo cooperativo de produção, que tem como base a crítica entre os pares.

Caracterização de concreto reforçado com fibras pela técnica de microtomografia computadorizada por transmissão de raios X

Nesta dissertação de Mestrado do programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia dos Materiais é apresentado um estudo para a caracterização do concreto reforçado com fibras de polipropileno e de aço pela análise das imagens de microtomografia computadorizada por transmissão de raios X (μCT). Foram produzidos corpos de prova de concreto para determinar a sua resistência mecânica à compressão. As imagens foram obtidas no sistema Skyscan, modelo 1174, reconstruídas e analisadas. Foi possível observar na análise das imagens a estrutura da fibra de aço dispersa na matriz do concreto e quantificá-las pelo programa de análise de imagens Ctan e perceber um ganho na resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras. Não foi feito a quantificação das amostras de fibras de polipropileno dispersas na matriz de concreto, mas foi observada a presença de aglomerados dessa fibra que resultaram na perda da resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras.