Efeito do teor em Y2O3 nos catalisadores suportados de 8%Ni/α-Al2O3 durante a reação de oxidação parcial do Metano para produção de Hidrogénio

Neste trabalho avaliou-se o desempenho de cinco catalisadores de Níquel suportados em α-Alumina, com diferentes teores em Ítria, durante a reação de Oxidação Parcial do Metano para a produção de Hidrogénio: 8%Ni/α-Al2O3, 8%Ni/2%Y2O3.α-Al2O3, 8%Ni/2,5%Y2O3.α-Al2O3, 8%Ni/5%Y2O3.α-Al2O3 e 8%Ni/Y2O3. Foram realizados testes catalíticos numa Unidade de Reação acoplada a um equipamento de análise, microGC. A reação decorreu à temperatura de 800 °C, num reator laboratorial de quartzo, durante 18 horas, com uma mistura pura de CH4 e O2 (Condição Concentrada). Os resultados demonstraram um aumento de atividade para os catalisadores de suporte misto com maior teor em Y2O3. Usando o mesmo procedimento, a reação de OPM foi realizada também para outra mistura reacional de CH4 e O2, mas agora diluída em Hélio (Condição Diluída). Estes resultados permitiram avaliar a velocidade de reação e a atividade dos catalisadores (TOF), para diferentes valores de temperatura, numa situação inicial de ausência de coque. Numa segunda etapa, avaliou-se o desempenho dos mesmos materiais durante 2 horas de reação à temperatura constante de 800 ℃. Finalmente, através da técnica de caraterização de XPS, identificaram-se as espécies presentes na superfície dos catalisadores. Os resultados sugerem que há formação de um composto intermediário NiYO3 formado entre o metal e o promotor Y2O3, conferindo atividade e estabilidade aos catalisadores e reduzindo a deposição de coque. O catalisador com maior teor em Y2O3 (8%Ni/5%Y2O3.α-Al2O3) foi o mais beneficiado com a adição do promotor, demonstrando melhor desempenho para a produção de H2 na Reação de Oxidação Parcial do Metano.

The thermal effects on the methanol-to-olefins reaction: A modelling and experimental approach

With the projection of an increasing world population, hand-in-hand with a journey towards a bigger number of developed countries, further demand on basic chemical building blocks, as ethylene and propylene, has to be properly addressed in the next decades. The methanol-to-olefins (MTO) is an interesting reaction to produce those alkenes using coal, gas or alternative sources, like biomass, through syngas as a source for the production of methanol. This technology has been widely applied since 1985 and most of the processes are making use of zeolites as catalysts, particularly ZSM-5. Although its selectivity is not especially biased over light olefins, it resists to a quick deactivation by coke deposition, making it quite attractive when it comes to industrial environments; nevertheless, this is a highly exothermic reaction, which is hard to control and to anticipate problems, such as temperature runaways or hot-spots, inside the catalytic bed. The main focus of this project is to study those temperature effects, by addressing both experimental, where the catalytic performance and the temperature profiles are studied, and modelling fronts, which consists in a five step strategy to predict the weight fractions and activity. The mind-set of catalytic testing is present in all the developed assays. It was verified that the selectivity towards light olefins increases with temperature, although this also leads to a much faster catalyst deactivation. To oppose this effect, experiments were carried using a diluted bed, having been able to increase the catalyst lifetime between 32% and 47%. Additionally, experiments with three thermocouples placed inside the catalytic bed were performed, analysing the deactivation wave and the peaks of temperature throughout the bed. Regeneration was done between consecutive runs and it was concluded that this action can be a powerful means to increase the catalyst lifetime, maintaining a constant selectivity towards light olefins, by losing acid strength in a steam stabilised zeolitic structure. On the other hand, developments on the other approach lead to the construction of a raw basic model, able to predict weight fractions, that should be tuned to be a tool for deactivation and temperature profiles prediction.

Potencial do Sienito Nefelínico de Monchique para incorporação na indústria cerâmica

A procura de novos materiais aumenta dia após dia, obrigando o Homem a procurar e encontrar novas soluções, tendo sempre como critério decisivo, uma exploração económica e ambiental sustentável. É neste âmbito que surge o tema desta dissertação. O objetivo é tirar um maior proveito do sienito nefelínico de Monchique (Portugal), à semelhança de países como a Rússia, Canadá e Noruega, que utilizam esta rocha a nível industrial. Neste trabalho, a investigação foi no sentido de estudar o potencial da rocha portuguesa para a indústria cerâmica. O elevado teor de alumina e álcalis que o sienito nefelínico apresenta na sua constituição, serve de substituto aos minerais atualmente utilizados neste sector, os feldspatos isolados. A alumina serve de estabilizador, promovendo a durabilidade dos materiais pelo aumento da resistência e o conteúdo em álcalis funciona como fundente, diminuindo a temperatura de queima. Desta forma, o Maciço de Monchique ganha uma nova importância económica, sendo uma mais-valia para o país. Para tal, elaboraram-se provetes cerâmicos constituídos por 0, 20, 40 e 60% em peso de sienito nefelínico em mistura com argila. Posteriormente, sujeitaram-se os provetes a três temperaturas diferentes, 900 °C, 1000 °C e 1100 °C e submeteram-se cada um deles a ensaios físicos e mecânicos, para determinar o potencial da incorporação do sienito de Monchique na indústria cerâmica. Os resultados indicaram que a adição de sienito nefelínico melhora as propriedades físicas da argila. Relativamente às propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à flexão indicou que, dos vários teores testados, o mais positivo encontra-se na percentagem de 20% de sienito nefelínico, apresentando valores próximos da argila pura utilizada como referência.

Historical reconstructions of raw materials based on a blue smalt coating applied to a seventeenth-century altarpiece

Based on samples cross-sections from the Main Altarpiece of the Coimbra Old Cathedral, where a blue coating performed in 1685 is observed (that was partly covered with a Prussian blue-containing overpaint), the raw materials present in this coating were reproduced and studied. Blue areas were painted with smalt in oil, according to the contract signed by Manoel da Costa Pereira in 1684 and the analysis by Le Gac in 2009. Based on these, three batches of cobalt-based glasses (S1, S2 and S3) were heated and melted in alumina crucibles in the kiln. S1 contained 6.03 % of cobalt oxide, S2 contained 2.10 %, with the addition of 1.49 % of magnesium oxide, and S3 contained 6.82 % of cobalt oxide, with the addition of 4.63% of antimony trioxide. These batches were ground mechanically with water and manually with different vehicles stated in recipes. The results were studied by means of OM, SEM-EDS, X-Ray CT, Colorimetry and Vickers HT. Different binders were also produced and analyzed by means of μ-FTIR, in order to perform their characterization and obtain Standard Spectra. Since anhydrite was identified in the ground layers, gypsum from Óbidos was also characterized by XRD. The main goal of this thesis was to study all the raw materials present in the 1685-blue coating, in order to allow the historically accurate reconstruction of the layers build-up in the next future.

A technical investigation of an oil painting on copper support, including a study on consolidants for treatment

Paper submitted to e-conservation Journal: Maria Leonor Oliveira, Leslie Carlyle, Sara Fragoso, Isabel Pombo Cardoso and João Coroado, “Investigations into paint delamination and consolidation of an oil painting on copper support”.

Estudo do comportamento tribológico de materiais compósitos à base de titânio reforçado com partículas cerâmicas para aplicação em implantes articulares

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica

Electrosynthesis of heterocyclic compounds by radical cyclization in environmentally friendly media

We investigated the reductive intramolecular cyclization of bromopropargyl ethers derivatives, catalyzed by electrogenerated (1,4,8,11-tetramethyl-1,4,8,11-tetraaza-cyclotetradecane)nickel(I), [Ni(tmc)]+ as the catalysts in N,N,N-trimethyl-N-(2- hydroxyethyl)ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,[N1 1 1 2(OH)][NTf2] and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [C2mim][NTf2] by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis. The results show that the reaction leads to the formation of the expected cyclic compounds, which are important intermediates in the synthesis of natural products with possible biological activities.

Silicon nanowire arrays coupled with cobalt phosphide spheres as low-cost photocathodes for efficient solar hydrogen evolution

We demonstrate the first example of silicon nanowire array photocathodes coupled with hollow spheres of the emerging earth-abundant cobalt phosphide catalysts. Compared to bare silicon nanowire arrays, the hybrid electrodes exhibit significantly improved photoelectrochemical performance toward the solar-driven H2 evolution reaction.

Elaboration et caractérisation des nanocristaux de Zn F O enfouis 1-x x dans des diélectriques pour des applications en spin-électronique

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Física

Aproximación al diseño de sistemas de bio-reactores para la delignificación de materiales lignocelulósicos y para la decontaminación de suelos y efluentes. Approximation to the design of bio-reactors systems for the delignificación of lignocellulosic materials and for the decontamination of soil and effluents

Los materiales lignocelulósicos residuales de las actividades agroindustriales pueden ser aprovechados como fuente de lignina, hemicelulosa y celulosa. El tratamiento químico del material lignocelulósico se debe enfrentar al hecho de que dicho material es bastante recalcitrante a tal ataque, fundamentalmente debido a la presencia del polímero lignina. Esto se puede lograr también utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Estos producen enzimas lignolíticas extracelulares fundamentalmente Lacasa, que oxida la lignina a CO2. Tambien oxida un amplio rango de sustratos ( fenoles, polifenoles, anilinas, aril-diaminas, fenoles metoxi-sustituídos, y otros), lo cual es una buena razón de su atracción para aplicaciones biotecnológicas. La enzima tiene potencial aplicación en procesos tales como en la delignificación de materiales lignocelulósicos y en el bioblanqueado de pulpas para papel, en el tratamiento de aguas residuales de plantas industriales, en la modificación de fibras y decoloración en industrias textiles y de colorantes, en el mejoramiento de alimentos para animales, en la detoxificación de polutantes y en bioremediación de suelos contaminados. También se la ha utilizado en Q.Orgánica para la oxidación de grupos funcionales, en la formación de enlaces carbono- nitrógeno y en la síntesis de productos naturales complejos. HIPOTESIS: Los hongos de podredumbre blanca, y en condiciones óptimas de cultivo producen distintos tipos de enzimas oxidasas, siendo las lacasas las más adecuadas para explorarlas como catalizadores en los siguientes procesos:  Delignificación de residuos de la industria forestal con el fin de aprovechar tales desechos en la alimentación animal.  Decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales. Se realizarán los estudios para el diseño de bio-reactores que permitan responder a las dos cuestiones planteadas en la hipótesis. Para el proceso de delignificación de material lignocelulósico se proponen dos estrategias: 1- tratar el material con el micelio del hongo adecuando la provisión de nutrientes para un desarrollo sostenido y favorecer la liberación de la enzima. 2- Utilizar la enzima lacasa parcialmente purificada acoplada a un sistema mediador para oxidar los compuestos polifenólicos. Para el proceso de decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales se trabajará también en dos frentes: 3) por un lado, se ha descripto que existe una correlación positiva entre la actividad de algunas enzimas presentes en el suelo y la fertilidad. En este sentido se conoce que un sistema enzimático, tentativamente identificado como una lacasa de origen microbiano es responsable de la transformación de compuestos orgánicos en el suelo. La enzima protege al suelo de la acumulación de compuestos orgánicos peligrosos catalizando reacciones que involucran degradación, polimerización e incorporación a complejos del ácido húmico. Se utilizarán suelos incorporados con distintos polutantes(por ej. policlorofenoles ó cloroanilinas.) 4) Se trabajará con efluentes industriales contaminantes (alpechínes y/o el efluente líquido del proceso de desamargado de las aceitunas). The lignocellulosic raw materials of the agroindustrial activities can be taken advantage as source of lignin, hemicellulose and cellulose. The chemical treatment of this material is not easy because the above mentioned material is recalcitrant enough to such an assault, due to the presence of the lignin. This can be achieved also using the white-rot fungi of the wood. It produces extracellular ligninolitic enzymes, fundamentally Laccase, which oxidizes the lignin to CO2. The enzyme has application in such processes as in the delignification of lignocellulosic materials and in the biobleaching of fibers for paper industry, in the treatment of waste water of industrial plants, in the discoloration in textile industries, in the improvement of food for ruminants, in the detoxification of polutants and in bioremediation of contaminated soils. HYPOTHESIS: The white-rot fungi produce different types of enzymes, being the laccases the most adapted to explore them as catalysts in the following processes:  Delignification of residues of the forest industry in order to take advantage of such waste in the animal feed.  Decontamination of soils and / or waste waters. The studies will be conducted for the design of bio reactors that allow to answer to both questions raised in the hypothesis. For the delignification process of lignocellulosic material they propose two strategies: 1- to treat the material with the fungi 2-to use the partially purified enzyme to oxidize the polyphenolic compounds. For the soil and/or waste water decontamination process, we have: 3- Is know that the enzyme protects to the soil of the accumulation of organic dangerous compounds catalyzing reactions that involve degradation, polymerization and incorporation to complexes of the humic acid. There will be use soils incorporated into different pollutants. 4- We will work with waste waters (alpechins or the green olive debittering effluents.

Synthetic and mechanistic studies of the Thia-Fries Rearrangement

A study has been undertaken of the published literature on the Fries rearrangement, thermal, photo and microwave, since its discovery in 1908. A resume of these publications and especially of those pertaining to the thia-Fries rearrangement of sulfamate esters, has been compiled. Phenyl sulfamate, phenyl N,N-dimethylsulfamate, phenyl N,N-diethylsulfamate and phenyl N,N-di-n-propylsulfamate and many of their substituted compounds have been synthesised and purified, a total of thirty nine esters. The sulfamates have been characterised by mp / bp, infrared, C, H and N microanalysis and mass spectrum. Many of these sulfamates, twenty six in total, have been rearranged to sulfonamides in the thia-Fries rearrangement, and subsequently purified. The products were characterised by mp / bp, infrared, C, H and N microanalysis and mass spectrum. Mechanistic studies of the sulfamates have been investigated, particularly phenyl N,N-dimethylsulfamate. The rearrangement with various catalysts and catalytic ratios, the effect of solvents on the rearrangement and many crossover experiments have been carried out to determine the molecularity i.e. whether it is an inter-, intra- or bimolecular reaction. The microwave induced thia-Fries rearrangement has been examined to determine what effect this irradiation has on the rearrangement. Photo thia-Fries rearrangement has also been investigated.

Enterobactérias Patogênicas: seu isolamento das águas superficiais por meio de precipitação química

Enterobacteria of pathogenic group were isolated directly of superficial waters using Alumina Milk as precipitate, being 23 Salmonella, 19 Shigella and 17 Proteus from 18 samples which were collected in brooks and rivers of São Paulo, Brazil.

Ocorrência de montmorilonita em alguns solos desenvolvidos do arenito de Botucatu

Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar a ocorrência de montmorilonita em solos desenvolvidos do arenito de Botucatu no município de Piracicaba. Tais solos são os seguintes: Regossol (série Ribeirão Claro), Podzólico Vermelho Amarelo-variação Laras (série Ibitiruna) e Regossol "intergrade". para Podzólico Vermelho Amarelo. Foram selecionados cinco perfis, sendo dois pertencentes ao Regossol (perfis P1, e Ρ2), dois ao Podzólico (perfis P3 e P4) e um ao Regossol "intergrade" (perfil Ρ5). As amostras dos cinco perfis, em número de 33, foram tratadas convenientemente para se processar a eliminação de sais solúveis e agentes cimentantes (matéria orgânica, óxidos de ferro livres, etc), e assim facilitar o estudo da fração argila. Nesta fração foram feitas as determinações químicas (% de K2O, silica, alumina e C.T.C.) e mineralógicas (raios X e análise térmica diferencial). Também determinações granulométricas e químicas foram realizadas em todas as amostras. Os perfis Ρ1 e P2, que não apresentaram rocha consolidada, tiveram a caolinita como mineral dominante (acima de 50%). Os perfis Ρ3, Ρ4 e Ρ5, que apresentaram como material de origem a rocha arenítica consolidada, tiveram a montmorilonita como mineral dominante, apresentando todavia, diferenças quanto ao teor desse mineral. Assim, o Podzólico Vermelho Amarelo-variação Laras, que possui o arenito de Botucatu de estratificação plano-paralela como material originário, teve um teor médio de montmorilonita de 35%, enquanto que o Regossol "intergrade" para Podzólico Vermelho Amarelo, com o mesmo arenito, mas de estratificação cruzada como material originário apresentou um teor médio de montmorilonita de 57%. A presença da montmorilonita nestes dois solos se deve a uma herança do material originário e não à formação local, por intemperização. Neste caso, o material originário deve ter tido, em outras épocas, condições favoráveis para a formação deste mineral, ou seja, clima semi-árido, riqueza de Ca, Mg, Na, baixa relação Si/Al e baixo teor de H. Pelos resultados obtidos, os perfis Ρ1 e P2), parecem não pertencer ao arenito de Botucatu. Infelizmente, devido à falta de dados mineralógicos da rocha do arenito de Botucatu de outras regiões do Estado, não foi possível verificar se a ocorrência da montmorilonita é ou não comum neste arenito. Outras pesquisas devem ser executadas visando este objetivo.

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Decoloración de tintes por lacasa

Informe de investigación realizado a partir de una estancia en el Instituto de Biotecnología Medioambiental de la Universidad Tecnológica de Graz, Austria, entre Julio y Agosto de 2006. Se ha estudiado la decoloración de varios tintes sintéticos de estructuras químicas diferentes (Rojo Congo, Azul de Naftol, Indigo Carmín, Lanaset Gris, Azul de Nilo) por la enzima lacasa inmovilizada. La inmovilización de la enzima lacasa se llevó a cabo sobre esferas de alúmina (Al2O3) de 3 mm de diámetro debido a la resistecia mecánica de este material. La lacasa y la proteína inmovilizada se determinaron como la diferencia entre las concentraciones iniciales y residuales (obtenidas en los lavados). El porcentaje de lacasa inmovilizada fue del 68% y la cantidad de proteína inmovilizada por gramo de soporte de 5,6 mg. La enzima lacasa inmovilizada fue capaz de decolorar tintes de diferente estructura sin la necesidad de añadir mediadores redox, lo cual la hace una enzima muy adecuada para su aplicación en la decoloración de efluentes procedentes de la industria textil. De todas formas, son necesarios más estudios para optimizar la técnica de inmovilización así como el proceso de decoloración. Es interesante destacar que aunque hay muchos estudios basados en la oxidación de tintes textiles por lacasa la mayoría utilizan la enzima libre y hay muy poca información disponible sobre la aplicación de lacasas inmovilizadas, por lo que el presente estudio constituye una aportación muy interesante y novedosa.