Synthesis and photoluminescence properties of a novel Sr2CeO4:Dy3+ nanophosphor with enhanced brightness by Li+ co-doping

A series of Dy3+ (0.5-9 mol%) and Li+ (0.5-3 mol%) co-doped strontium cerate (Sr2CeO4) nanopowders are synthesized by low temperature solution combustion synthesis. The effects of Li+ doping on the crystal structure, chemical composition, surface morphology and photoluminescence properties are investigated. The X-ray diffraction results confirm that all the samples calcined at 900 degrees C show the pure orthorhombic (Pbam) phase. Scanning electron microscopy analysis reveals that the particles adopt irregular morphology and the porous nature of the product. Room temperature photoluminescence results indicate that the phosphor can be effectively excited by near UV radiation (290 to 390 nm) which results in the blue (484 nm) and yellow (575 nm) emission. Furthermore, PL emission intensity and wavelength are highly dependent on the concentration of Li+ doping. The emission intensity is enhanced by similar to 3 fold with Li+ doping. White light is achieved by merely varying dopant concentration. The colour purity of the phosphor is confirmed by CIE co-ordinates (x = 0.298, y = 0.360). The study demonstrates a simple and efficient method for the synthesis of novel nanophosphors with enhanced white emission.

Mixture of Fuels Approach for the Synthesis of SrFeO3-delta Nanocatalyst and Its Impact on the Catalytic Reduction of Nitrobenzene

A modified solution combustion approach was applied in the synthesis of nanosize SrFeO3-delta (SFO) using single as well as mixture of citric acid, oxalic acid, and glycine as fuels with corresponding metal nitrates as precursors. The synthesized and calcined powders were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis and derivative thermogravimetric analysis (TG-DTG), scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, N-2 physisorption methods, and acidic strength by n-butyl amine titration methods. The FT-IR spectra show the lower-frequency band at 599 cm(-1) corresponds to metal-oxygen bond (possible Fe-O stretching frequencies) vibrations for the perovskite-structure compound. TG-DTG confirms the formation temperature of SFO ranging between 850-900 degrees C. XRD results reveal that the use of mixture of fuels in the preparation has effect on the crystallite size of the resultant compound. The average particle size of the samples prepared from single fuels as determined from XRD was similar to 50-35 nm, whereas for samples obtained from mixture of fuels, particles with a size of 30-25 nm were obtained. Specifically, the combination of mixture of fuels for the synthesis of SFO catalysts prevents agglomeration of the particles, which in turn leads to decrease in crystallite size and increase in the surface area of the catalysts. It was also observed that the present approach also impacted the catalytic activity of the SFO in the catalytic reduction of nitrobenzene to azoxybenzene.

A Comparative Study on Electrochemical Behaviour of Co3O4 and Co3O4-MWCNTs for Supercapacitors

Co3O4 and Co3O4/MWCNTs were prepared by hydrothermal process under autogenous pressure in Teflon lined autoclave and calcined at 250 degrees C. Both samples were characterized by PXRD, FT-IR, SEM-EDS, TEM & FT-Raman to evaluate their surface and bulk properties. The PXRD pattern of the materials indicated the formation of cubic phase of Co3O4. FT-IR results showed the presence of metal oxygen bond in the samples. The SEM and TEM images of the Co3O4 / MWCNTs indicated spherical and cubic aggregates of metal oxide particles (10-30 nm) decorated both on the surface and inside the tubes of carbon nanotubes. The characteristic Ig and Id (graphitic and defects) Raman bands indicated the retention of tubular structure of MWCNTs even after the deposition of Co3O4. The calcined Co3O4-MWCNTs composites and Co3O4 exhibited specific capacitance of 284 & 205 F/g at a sweep rate of 2mVs(-1) in 6M KOH by cyclic voltammetry. The psuedocapacitance performances of calcined Co3O4-MWCNTs were found to be better than Co3O4. Chronopotentiometric studies made for the materials at a current density of 500mA/g indicated 100% columbic efficiency at 2000th cycle for Co3O4/ MWCNTs which is a better electrode material than Co3O4.

Study on Low Temperature DC Electrical Conductivity of SnO2 Nanomaterial Synthesized by Simple Gel Combustion Method

Nanocrystalline tin oxide (SnO2) material of different particle size was synthesized using gel combustion method by varying oxidizer (HNO3) and keeping fuel as a constant. The prepared samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive Analysis X-ray Spectroscope (EDAX). The effect of oxidizer in the gel combustion method was investigated by inspecting the particle size of nano SnO2 powder. The particle size was found to be increases with the increase of oxidizer from 8 to 12 moles. The X-ray diffraction patterns of the calcined product showed the formation of high purity tetragonal tin (IV) oxide with the particle size in the range of 17 to 31 nm which was calculated by Scherer's formula. The particles and temperature dependence of direct (DC) electrical conductivity of SnO2 nanomaterial was studied using Keithley source meter. The DC electrical conductivity of SnO2 nanomaterial increases with the temperature from 80 to 300K and decrease with the particle size at constant temperature.

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.

Luminescence characteristics of Yb3+, La3+ codoped yttrium oxide nanopowders

Luminescence characteristics of Yb3+, La3+ codoped yttrium oxide nanopowders were investigated. The grain size and the crystallinity of (Yb0.05Y0.90La0.05)(2)O-3 nanopowders increase with the increase of calcination temperature. The average grain size of the nanopowders calcined at 1100 degrees C is 66 nm and its cooperative up-conversion luminescence centered at 498 nm was detected due to nanometer size effect and perfect crystallinity. However, the cooperative up-conversion luminescence of (Yb0.05Y0.90La0.05)(2)O-3 transparent ceramics was not detected. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Avaliação de catalisadores à base de estanho visando à produção de biodiesel

Atualmente, existe um crescente interesse por fontes de energia renováveis e o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de biocombustíveis. O biodiesel é uma fonte alternativa de combustível bastante atrativa em relação ao diesel em decorrência de seus benefícios ambientais. A obtenção de biodiesel é geralmente realizada através de reações de transesterificação de óleos vegetais com álcool de cadeia curta. Entretanto, também se pode produzi-lo através da esterificação de ácidos graxos livres utilizando-se matérias-primas de baixa qualidade como rejeitos industriais, domésticos ou gorduras animais. O estudo de catalisadores que melhorem os resultados destas reações tem importante papel no desenvolvimento da produção de biodiesel. Normalmente, utilizam-se catalisadores básicos como o NaOH, nas reações de transesterificação. No entanto, o uso destes catalisadores causa impactos ambientais, além de promover a reação de saponificação quando a matéria-prima apresenta teores significativos de acidez, reduzindo o rendimento e dificultando a separação de fases. Este trabalho apresenta o estudo de catalisadores ácidos, à base de estanho, com ênfase especial no sulfato de estanho II, voltados para utilização na reação de esterificação de cargas contendo elevados teores em ácidos graxos. Avaliou-se a influência das variáveis: temperatura, concentração do catalisador, tipo de sistema reacional, quantidade de etanol, tipo de álcool, acidez, natureza dos ácidos graxos e temperatura de calcinação. Uma comparação entre os catalisadores, a questão da reutilização do catalisador e das mudanças proporcionadas pelo tratamento térmico ao qual foram submetidos também foram analisadas. Dentre os catalisadores estudados, os de sulfato de estanho mostraram maior atividade catalítica frente à reação estudada, os mais promissores sendo os calcinados até a temperatura de 500C. O principal motivo para os altos rendimentos encontrados foi associado ao comportamento pseudo-homogêneo do SnSO4, que se solubiliza, acidificando o meio reacional durante as reações de esterificação

Identificação da formação de titanato de bário a partir de mistura reacional calcinada em diferentes temperaturas via difração de raios X, espectroscopia fotoacústica e análise térmica

Os materiais ferroelétricos têm sido utilizados em muitas áreas da tecnologia e da ciência, pois possuem um grande número de aplicações, como: sensores; transdutores; capacitores; dispositivos ópticos; dentre outras. A busca por novos materiais cerâmicos ferroelétricos tem sido grande. Um dos materiais cerâmicos ferroelétricos mais estudados é o titanato de bário (BT). São vários os métodos de produção e caracterização do titanato de bário. Neste trabalho, pós cerâmicos de titanato de bário foram obtidos por reação do estado sólido a partir de misturas reacionais calcinadas em diferentes temperaturas entre 400C e 900C. Foram três as misturas reacionais: não dopadas; dopadas com 1%; e dopadas com 5% de dióxido de cério (CeO2). A identificação da formação do BT, nos pós cerâmicos produzidos, foi feita a partir de três técnicas de caracterização: difração de raios X (DRX); espectroscopia fotoacústica (PAS); e técnicas de análise térmica. Com a técnica DRX, difratogramas mostraram que a plena formação do titanato de bário ocorreu a partir da temperatura de calcinação de 700C. Para a amostra não dopada com cério e calcinada a 800C, houve deslocamento de todos os picos de difração. Nas amostras dopadas com dióxido de cério houve deslocamento de todos os picos de difração, em relação as amostras não dopadas. Observou-se também que nas amostras dopadas com 5% de CeO2, e calcinadas a 700C e 800C, resíduos de dióxido de cério foram observados nos difratogramas. Com a técnica PAS, espectros de absorção foram obtidos. Foi possível observar uma grande diferença de absorção da amostra calcinada a 600 e 630C, indicando a formação do titanato de bário a partir da temperatura de 630C, nas amostras sem a dopagem dióxido de cério. Houve um alargamento nas bandas de absorção a partir da temperatura de 600C, quando o dióxido de cério entrou na matriz. Foi também possível determinar as energias de band-gap das amostras utilizando o método de Tauc. Com as técnicas de análise térmica, em especial através da técnica termogravimétrica (TG/DTG), foi comprovado que até 400C não havia formação de titanato de bário. Visto que nesta temperatura de calcinação houve a maior perda de massa durante a rampa de aquecimento. O início da formação do titanato de bário foi observado a partir da temperatura de calcinação de 500C, assim como nas técnicas DRX e PAS. Portanto, com os resultados apresentados, foi demonstrada a identificação da formação do titanato de bário nas misturas reacionais calcinadas, com auxílio das potencialidades das três técnicas utilizadas.

Avaliação de aditivos para remoção catalítica de SOx em unidades de fcc

Os óxidos de enxofre (SOx) são um dos maiores poluentes atmosféricos e um dos precursores da chuva ácida. Um levantamento feito na Petrobrás mostrou que cerca de 17% dos SOx emitidos numa refinaria são oriundos do processo de FCC. Com o avanço dos controles ambientais, traduzido numa legislação mais restritiva, a técnica de incorporação de aditivos para remoção de SOx em UFCCs apresenta-se como a alternativa de menor custo frente outras tecnologias de abate das emissões de SOx. No presente trabalho, foram estudados aditivos constituídos por compostos derivados de hidrotalcitas com a substituição parcial do magnésio e do alumínio por cobre e/ou manganês, sendo estes impregnados ou não por dióxido de cério. Estes aditivos foram submetidos a testes de desempenho em uma unidade multi-propósito acoplada a um micro-GC/TCD. Em todos os testes, a corrente gasosa para a etapa de adsorção oxidativa foi de 1700 ppm de SO2 e 1,5% O2 em He e, para a etapa de regeneração, 30% H2/He. No primeiro conjunto de testes, realizou-se uma adsorção a 720C de 10 min e regeneração com um patamar a 530C, seguido de um TPR até 800C. Observou-se que as amostras impregnadas com cério apresentaram o melhor desempenho na remoção de SO2, indicando que o cério pode ter um papel de promotor da oxidação de SO2 a SO3. Os resultados do TPR mostram que as amostras com cério e com manganês parecem apresentar menores temperaturas de redução dos sulfatos, apesar das maiores liberações de H2S serem identificadas nas amostras com cobre. No segundo conjunto de testes, a adsorção foi a 720C durante 35 min e a regeneração a 650C por 5 minutos em um patamar de 5 minutos, seguida de um TPR até 800C. Para os tempos de sulfatação curtos (5 e 10 min), os resultados confirmaram o efeito positivo que a incorporação de CeO2 apresenta sobre a adsorção oxidativa do SO2. Todavia, para tempos de reação maiores (35 min), não se observou uma correlação clara entre a composição química do catalisador e a quantidade total de SOx removida. Os aditivos foram ainda testados em ciclos de reação-regeneração em condições equivalentes ao segundo conjunto de testes descrito. De um modo geral, os aditivos que contêm cobre têm uma vida útil superior aos demais, possivelmente, pelo fato do cobre ter importante papel na regeneração do aditivo

Sínteses e caracterizações de TiO2 puro, dopado e co-dopado pelo método sol-gel e suas atividades fotocatalíticas

Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik

Catalisadores à base de Mg/La e de Al/La para a produção de biodiesel a partir de óleos refinados e ácidos

A crescente preocupação com a preservação do meio ambiente aliada às perspectivas de esgotamento das fontes de energia obtidas dos combustíveis fósseis tem impulsionado a indústria a desenvolver combustíveis alternativos a partir de recursos renováveis e processos ambientalmente não agressivos. O biodiesel, uma mistura de ésteres de ácidos graxos obtida pela transesterificação catalítica de óleos vegetais com álcoois de cadeia curta (metanol ou etanol) é um combustível alternativo importante, pelo fato das suas propriedades (índice de cetano, conteúdo energético e viscosidade) serem similares às do diesel obtido a partir do petróleo. No presente trabalho, a transesterificação do óleo de soja com metanol para a produção de biodiesel foi estudada em presença de catalisadores sólidos à base de Mg/La e Al/La com propriedades ácido-básicas. Catalisadores de Mg/La com uma relação molar Mg/La igual a 9:1 foram preparados por coprecipitação utilizando três métodos que se diferenciavam quanto ao tipo de agente precipitante e a temperatura de calcinação. O catalisador preparado com (NH4)2CO3/NH4OH como agente precipitante e calcinado a 450 C apresentou as melhores características físico-químicas e catalíticas. Catalisadores à base de Mg/La e Al/La com diferentes composições químicas foram sintetizados nas condições de preparo selecionadas. O comportamento catalítico destes materiais foi investigado frente à reação de transesterificação do óleo de soja com metanol. O catalisador de Al/La com uma relação molar Al/La igual a 9:1 mostrou o melhor desempenho catalítico (rendimento em ésteres metílicos igual a 84 % a 180 C) e pode ser reutilizado por pelo menos três ciclos de reação. Também foram realizados testes catalíticos na presença do óleo de soja com 10 % de ácido oleico verificando-se que os catalisadores utilizados possuem sítios capazes de catalisar as reações de transesterificação e esterificação

An investigation of the kinetics of CO2 uptake by a synthetic calcium based sorbent

This study examines the kinetics of carbonation by CO2 at temperatures of ca. 750 °C of a synthetic sorbent composed of 15 wt% mayenite (Ca12Al14O33) and CaO, designated HA-85-850, and draws comparisons with the carbonation of a calcined limestone. In-situ XRD has verified the inertness of mayenite, which neither interacts with the active CaO nor does it significantly alter the CaO carbonation–calcination equilibrium. An overlapping grain model was developed to predict the rate and extent of carbonation of HA-85-850 and limestone. In the model, the initial microstructure of the sorbent was defined by a discretised grain size distribution, assuming spherical grains. The initial input to the model – the size distribution of grains – was a fitted parameter, which was in good agreement with measurements made with mercury porosimetry and by the analysis of SEM images of sectioned particles. It was found that the randomly overlapping spherical grain assumption offered great simplicity to the model, despite its approximation to the actual porous structure within a particle. The model was able to predict the performance of the materials well and, particularly, was able to account for changes in rate and extent of reaction as the structure evolved after various numbers of cycles of calcination and carbonation.

An investigation of the kinetics of CO 2 uptake by a synthetic calcium based sorbent

This study examines the kinetics of carbonation by CO 2 at temperatures of ca. 750°C of a synthetic sorbent composed of 15wt% mayenite (Ca 12Al 14O 33) and CaO, designated HA-85-850, and draws comparisons with the carbonation of a calcined limestone. In-situ XRD has verified the inertness of mayenite, which neither interacts with the active CaO nor does it significantly alter the CaO carbonation-calcination equilibrium. An overlapping grain model was developed to predict the rate and extent of carbonation of HA-85-850 and limestone. In the model, the initial microstructure of the sorbent was defined by a discretised grain size distribution, assuming spherical grains. The initial input to the model - the size distribution of grains - was a fitted parameter, which was in good agreement with measurements made with mercury porosimetry and by the analysis of SEM images of sectioned particles. It was found that the randomly overlapping spherical grain assumption offered great simplicity to the model, despite its approximation to the actual porous structure within a particle. The model was able to predict the performance of the materials well and, particularly, was able to account for changes in rate and extent of reaction as the structure evolved after various numbers of cycles of calcination and carbonation. © 2011 Elsevier Ltd.

Transparent and Light-Emitting Epoxy Super-Nanocomposites Containing ZnO-QDs/SiO2 Nanocomposite Particles as Encapsulating Materials for Solid-State Lighting

In this article, the ZnO quantum dots-SiO2 (Z-S) nanocomposite particles were first synthesized. Transparent Z-S/epoxy super-nanocomposites were then prepared by introducing calcined Z-S nanocomposite particles with a proper ratio of ZnO to SiO2 into a transparent epoxy matrix in terms of the filler-matrix refractive index matching principle. It was shown that the epoxy super-nanocomposites displayed intense luminescence with broad emission spectra. Moreover, the epoxy super-nanocomposites showed the interesting afterglow phenomenon with a long phosphorescence lifetime that was not observed for ZnO-QDs/epoxy nanocomposites. Finally, the transparent and light-emitting Z-S/epoxy super-nanocomposites were successfully employed as encapsulating materials for synthesis of highly bright LED lamps.

Al2O3 : Cr3+ nanotubes synthesized via homogenization precipitation followed by heat treatment

Cr3+-doped NH4Al(OH)(2)CO3 nanotubes, templated by surfactant assemblies, were successfully synthesized via the homogenization precipitation method, and various crystallographic phase Al2O3:Cr3+ nanotubes were also obtained by postannealing at different temperatures. The characteristic R-1, R-2 doublet line transitions of ruby can be observed in the high crystalline alpha-Al2O3 nanotubes calcined at temperatures higher than 1200 degrees C. The results also indicate that the formation mechanism of the tubular nanostructures should result from the self-rolling action of layered compound NH4Al(OH)(2)CO3 under the assistance of the surfactant soft-template. The convenient synthetic procedure, excellent reproducibility, clean reactions, high yield, and fine quality of products in this work make the present route attractive and significant. Aluminum oxide nanotubes with high specific surface area could be used as fabricating nanosized optical devices doped with different elements and stable catalyst supports of metal clusters.