Study of ethanol electro-oxidation in acid environment on Pt(3)Sn/C anode catalysts prepared by a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions

A carbon-supported binary Pt(3)Sn catalyst has been prepared using a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions This material was characterized using X-ray diffraction (XRD). and the results indicate that 23% (of a possible 25%) of Sn is alloyed with Pt, forming a dominant Pt(3)Sn phase. Transmission election microscopy (TEM) shows good dispersion of the electrocatalyst and small particle sizes (3 6 nm +/- 1 nm) The polarization curves for a direct ethanol fuel cell using Pt(3)Sn/C as the anode demonstrated Improved performance compared to that of a PtSn/C E-TEK. especially in the intrinsic resistance-controlled and mass transfer regions. This behavior is probably associated with the Pt(3)Sn phase. The maximum power density for the Pt(3)Sn/C electrocatalyst (58 mW cm(-2)) is nearly twice that of a PtSn/C E-TEK electrocatalyst (33 mW cm(-2)) This behavior is attributed to the presence of a mixed Pt(9)Sn and Pt(3)Sn alloy phase in the commercial catalysts (C) 2009 Elsevier B V All rights reserved

Electrochemical Behaviour of the AA2024 Aluminium Alloy Modified with Self-Assembled Monolayers/Polyaniline Double Films

The electrochemical characteristics of the AA2024 aluminium alloy modified with octadecyltrimethoxysilane (ODTMS) + polyaniline (PANi) and propiltrimethoxysilane (PTMS) + (PANi) were studied in the present work. The results show that the different protective coatings shift the values of corrosion and pit potentials to more positive values making the system nobler and indicate that the double film ODTMS + PANi present the best protection against corrosion characteristics, that is probably due to the two contributions: anodic protection associated with the barrier effect.

Phenolic matrices and sisal fibers modified with hydroxy terminated polybutadiene rubber: Impact strength, water absorption, and morphological aspects of thermosets and composites

The aim of the present work was to investigate the toughening of phenolic thermoset and its composites reinforced with sisal fibers, using hydroxyl-terminated polybutadiene rubber (HTPB) as both impact modifier and coupling agent. Substantial increase in the impact strength of the thermoset was achieved by the addition 10% of HTPB. Scanning electron microscopy (SEM) images of the material with 15% HTPB content revealed the formation of some rubber aggregates that reduced the efficiency of the toughening mechanism. In composites, the toughening effect was observed only when 2.5% of HTPB was added. The rubber aggregates were found located mainly at the matrix-fiber interface suggesting that HTPB could be used as coupling agent between the sisal fibers and the phenolic matrix. A composite reinforced with sisal fibers pre-impregnated with HTPB was then prepared; its SEM images showed the formation of a thin coating of HTPB on the surface of the fibers. The ability of HTBP as coupling agent between sisal fibers and phenolic matrix was then investigated by preparing a composite reinforced with sisal fibers pre-treated with HTPB. As revealed by its SEM images, the HTPB pre-treatment of the fibers resulted on the formation of a thin coating of HTPB on the surface of the fibers, which provided better compatibility between the fibers and the matrix at their interface, resulting in a material with low water absorption capacity and no loss of impact strength. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anodic stripping voltammetric determination of copper(II) using a functionalized carbon nanotubes paste electrode modified with crosslinked chitosan

The development and application of a functionalized carbon nanotubes paste electrode (CNPE) modified with crosslinked chitosan for determination of Cu(II) in industrial wastewater, natural water and human urine samples by linear scan anodic stripping voltammetry (LSASV) are described. Different electrodes were constructed using chitosan and chitosan crosslinked with glutaraldehyde (CTS-GA) and epichlorohydrin (CTS-ECH). The best voltammetric response for Cu(II) was obtained with a paste composition of 65% (m/m) of functionalized carbon nanotubes, 15% (m/m) of CTS-ECH, and 20% (m/m) of mineral oil using a solution of 0.05 mol L(-1) KNO(3) with pH adjusted to 2.25 with HNO(3), an accumulation potential of 0.3V vs. Ag/AgCl (3.0 mol L(-1) KCl) for 300 s and a scan rate of 100 mV s(-1). Under these optimal experimental conditions, the voltammetric response was linearly dependent on the Cu(II) concentration in the range from 7.90 x 10(-8) to 1.60 x 10(-5) mol L(-1) with a detection limit of 1.00 x 10(-8) mol L(-1). The samples analyses were evaluated using the proposed sensor and a good recovery of Cu(II) was obtained with results in the range from 98.0% to 104%. The analysis of industrial wastewater, natural water and human urine samples obtained using the proposed CNPE modified with CTS-ECH electrode and those obtained using a comparative method are in agreement at the 95% confidence level. (C) 2009 Elsevier B. V. All rights reserved.

Study of a gold electrode modified by trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) to produce an electrochemical sensor for nitric oxide

The modification of a gold electrode surface by electropolymerization of trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) to produce an electrochemical sensor for nitric oxide was investigated. The influence of dopamine, serotonin and nitrite as interferents for NO detection was also examined using square-wave voltammetry (SWV). The characterization of the modified electrode was carried out by cyclic voltammetry, electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) and SERS techniques. The gold electrode was successfully modified by the trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) complex ion using cyclic voltammetry. The experiments show that a monolayer of the film is achieved after ten voltammetric cycles, that NO in solution can coordinate to the metal present in the layer, that dopamine, serotonin and nitrite are interferents for the detection of NO, and that the response for the nitrite is much less significant than the responses for dopamine and serotonin. The proposed modified electrode has the potential to be applied as a sensor for NO. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Local Structure and Photochromic Response in Ormosils Containing Dodecatungstophosphoric Acid

Two hybrid materials based on dodecatungstophosphoric acid (HPW) dispersed in ormosils modified with 3-aminopropiltrietoxysilane (APTS) or with N-(3-(trimethoxysilyl)-propyl)-ethylene-diamine (TSPEN) show reversible photochromic response induced by irradiation in the 200-390 nm UV range. A set of solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) techniques was used to analyze the structural properties of the main components of these hybrids (the HPW polyanion, the inorganic matrix, and the organic functionalities). For the ormosils, the use of (29)Si NMR, {(1)H}-(29)Si cross-polarization, and {(1)H}-(29)Si HETCOR revealed a homogeneous distribution of silicon species Q ``, T(2), and T(3) for the APTS hybrid, contrasting with the separation of T(3) species in the TSPEN hybrid. The combination of (31)P NMR, {(1)H}-(31)P cross-polarization and (31)P-{(1)H} spin-echo double resonance (SEDOR) revealed the dispersion of the HPW ions in the ormosil, occupying sites with a high number of close protons (>50). Differences in the molecular dynamics at room temperature, inferred from SEDOR experiments, indicate a state of restricted mobility of the HPW ion and the surrounding molecular groups in the TSPEN hybrid. This behavior is consistent with the presence of more amino groups in the TSPEN, acting as chelating groups to the HPW ion. This hybrid, with the strong chelate interaction of the diamine group, shows the most intense photochromic response, in agreement with the charge transfer models proposed to explain the photochromic effect. Electronic reflectance spectroscopy in irradiated samples revealed the presence of one-electron and two-electron reduced polyanions. The one-electron reduced species could be detected also by (31)P NMR spectroscopy immediately after UV irradiation.

Methanol and ethanol electro-oxidation on Pt-SnO(2) and Pt-Ta(2)O(5) sol-gel-modified boron-doped diamond surfaces

The search for more efficient anode catalyst than platinum to be used in direct alcohol fuel cell systems is an important challenge. In this study, boron-doped diamond film surfaces were modified with Pt, Pt-SnO(2) and Pt-Ta(2)O(5) nano-crystalline deposits by the sol-gel method to study the methanol and ethanol electro-oxidation reactions in acidic medium. Electrochemical experiments carried out in steady-state conditions demonstrate that the addition of SnO(2) to Pt produces a very reactive electrocatalyst that possibly adsorbs and/or dissociate ethanol more efficiently than pure Pt changing the onset potential of the reaction by 190 mV toward less positive potentials. Furthermore, the addition of Ta(2)O(5) to Pt enhances the catalytic activity toward the methanol oxidation resulting in a negative shift of the onset potential of 170 mV. These synergic effects indicate that the addition of these co-catalysts inhibits the poisoning effect caused by strongly adsorbed intermediary species. Since the SnO(2) catalyst was more efficient for ethanol oxidation, it could probably facilitate the cleavage of the C-C bond of the adsorbed intermediate fragments of the reaction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Formation Mechanism via a Heterocoagulation Approach of FePt Nanoparticles Using the Modified Polyol Process

Herein, we report a new approach of an FePt nanoparticle formation mechanism studying the evolution of particle size and composition during the synthesis using the modified polyol process. One of the factors limiting their application in ultra-high-density magnetic storage media is the particle-to-particle composition, which affects the A1-to-L1(0) transformation as well as their magnetic properties. There are many controversies in the literature concerning the mechanism of the FePt formation, which seems to be the key to understanding the compositional chemical distribution. Our results convincingly show that, initially, Pt nuclei are formed due to reduction of Pt(acac)(2) by the diol, followed by heterocoagulation of Fe cluster species formed from Fe(acac)(3) thermal decomposition onto the Pt nuclei. Complete reduction of heterocoagulated iron species seems to involve a CO-spillover process, in which the Pt nuclei surface acts as a heterogeneous catalyst, leading to the improvement of the single-particle composition control and allowing a much narrower compositional distribution. Our results show significant decreases in the particle-to-particle composition range, improving the A1-to-L1(0) phase transformation and, consequently, the magnetic properties when compared with other reported methods.

Removal of Zn(2+) from Electroplating Wastewater Using Modified Wood Sawdust and Sugarcane Bagasse

This paper describes the preparation of new adsorbents derived from sugarcane bagasse and wood sawdust (Manilkara sp.) to remove zinc (II) ions from electroplating wastewater. The first part deals with the chemical modification of sugarcane bagasse and wood sawdust, using succinic anhydride to introduce carboxylic acid functions into the material. The obtained materials (modified sugarcane bagasse MB2 and modified wood sawdust MS2) were then characterized by infrared spectroscopy (IR) and used in adsorption experiments. The adsorption experiments evaluates Zn(2+) removal from aqueous single metal solution and real electroplating wastewater on both batch and continuous experiments using fixed-bed columns prepared in laboratorial scale with the obtained adsorbents. Adsorption isotherms were then developed using Langmuir model and the Thomas kinetic model. The calculated Zn(2+) adsorption capacities were found to be 145 mg/g for MS2 and 125 mg/g for MB2 in single metal aqueous solution, whereas for the industrial wastewater these values were 61 mg/g for MS2 and 55 mg/g for MB2.

Modified Fixed Effects Estimation of Technical Inefficiency

We consider method of moment fixed effects (FE) estimation of technical inefficiency. When N, the number of cross sectional observations, is large it ispossible to obtain consistent central moments of the population distribution of the inefficiencies. It is well-known that the traditional FE estimator may be seriously upward biased when N is large and T, the number of time observations, is small. Based on the second central moment and a single parameter distributional assumption on the inefficiencies, we obtain unbiased technical inefficiencies in large N settings. The proposed methodology bridges traditional FE and maximum likelihood estimation – bias is reduced without the random effects assumption.

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.

Contribuição ao estudo da argamassa com adição de silica ativa em reforços de elementos comprimidos de concreto

VASKE, N.R. Contribuição ao Estudo da Argamassa com Adição de Sílica Ativa em Reforços de Elementos Comprimidos de Concreto. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, Porto Alegre. No uso de argamassa com adição de sílica ativa como material de reforço, adotam-se valores de resistência à compressão provenientes de ensaios normatizados, cujos valores não são representativos da técnica adotada. Na execução de um reforço, cada porção de argamassa que é lançada sofre um adensamento que varia em função da energia com que colide com o substrato, gerando, desta forma, pontos de diferentes resistências por toda a extensão do reforço, refletindo diretamente sobre a resistência do reforço como um todo, que por sua vez define a nova capacidade de carga do elemento estrutural em questão. Procurando verificar o comportamento “in loco” da argamassa de reforço, executou-se uma placa de argamassa com adição de sílica ativa com dimensões iguais a um reforço de uma das faces de um pilar, sendo extraídas amostras prismáticas desta placa e ensaiadas à compressão e determinada uma resistência média que, comparada com a resistência média obtida de corpos-de-prova cilíndricos, moldados com a mesma argamassa com que foi executada a placa demonstrou que a resistência média à compressão das amostras prismáticas extraídas da placa apresenta, particularmente neste estudo, uma redução em relação à resistência média à compressão resultante dos corpos-de-prova cilíndricos da ordem de 35%. Em seqüência foram moldados seis pilares de concreto, sendo três reforçados com argamassa com adição de sílica ativa e os outros três como testemunhos. Após a ruptura dos pilares foram analisados os resultados teóricos e resultados experimentais das cargas de ruptura, aderência entre o substrato e a argamassa de reforço e a redução de resistência à compressão observada nos ensaios preliminares da argamassa. Pelas análises realizadas verificou-se a eficiência da técnica de reforço quanto ao aumento da capacidade de carga, da ordem de 72 %, aderência adequada entre o substrato e a argamassa de reforço e confirmação da redução da resistência à compressão da argamassa nos níveis propostos.

Beneficiamentos da cinza de casca de arroz residual com vistas à produção de cimento composto e/ou pozolânico

A cinza de casca de arroz é um resíduo agro-industrial decorrente do processo de queima da casca de arroz, sendo largamente encontrada no Rio Grande do Sul, pois, historicamente, este Estado é o maior produtor de arroz no Brasil, com cerca de 45% da produção nacional. Empregada como fonte de energia, a casca de arroz é queimada em diversas empresas; algumas, devido à sua natureza, incorporam a cinza ao produto, mas a maioria não encontra outro destino que não o descarte em forma de aterro, criando, assim, um problema ambiental de poluição do solo, do ar e de rios e córregos. No entanto, devido à presença de elevado percentual de sílica (SiO2) na sua constituição, a cinza de casca de arroz pode ter vários empregos. Na construção civil, pode ser empregada como pozolana, conforme vários estudos já vêm demonstrando. Porém, encontra restrições por motivos como sua cor escura, que confere aos cimentos, argamassas e concretos aos quais é adicionada, uma coloração também escura, e a falta de uniformidade apresentada em termos de características químicas e, principalmente, mineralógicas. A cor escura não é um problema de ordem técnica, mas estética e de aceitação no mercado. Já a composição mineralógica está associada à atividade pozolânica e a falta de uniformidade do material disponível implica na incerteza do grau de reatividade. Este trabalho teve o objetivo de verificar a viabilidade técnica do emprego de cinzas de casca de arroz residuais na confecção de cimentos Portland composto e/ou pozolânico, a partir de beneficiamentos das mesmas, que associam tratamentos físicos, químicos e/ou térmicos, os quais têm como finalidade reverter e/ou minimizar os aspectos negativos citados. Para tanto, foram empregadas três cinzas de casca de arroz, oriundas de diferentes processos de produção e com composições mineralógicas distintas. Após definidos os tratamentos a serem aplicados, através de seleção pelos critérios de cor e composição mineralógica, as cinzas tratadas foram avaliadas quanto à sua pozolanicidade, pelo Índice de Atividade Pozolânica (IAP) da NBR 5752 e também por um IAP alterado, proposto neste trabalho. A produção de cimentos com CCA beneficiada se deu a partir de um cimento base com substituição por CCA, em massa e em diferentes percentuais. Tais cimentos foram avaliados quanto à resistência à compressão, aos tempos de pega, à pozolanicidade e à expansibilidade a quente. A análise dos dados obtidos indica que os tratamentos propostos e/ou a associação deles resultam em beneficio no desempenho das cinzas, em pelo menos um dos vários aspectos considerados. A presente pesquisa permite concluir que as CCA residuais têm potencial para serem empregadas na produção de cimentos, tanto aquelas menos cristalinas, quanto as mais cristalinas. Para tanto, devem ser beneficiadas, sendo pelo menos submetidas a tratamento físico para redução de sua granulometria. Se outros objetivos forem pretendidos, como coloração clara, os tratamentos térmico ou químico podem ser empregados.