Investigation into the effect of Fe-site substitution on the performance of Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ anodes for SOFCs

Ni-substituted Sr₂Fe_1.5-xNi_xMo_0.5O_6-δ (SFNM) materials have been investigated as anode catalysts for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Reduced samples (x = 0.05 and 0.1) maintained the initial perovskite structure after reduction in H₂, while metallic nickel particles were detected on the grain surface for x = 0.2 and 0.3 using transmission electron microscopy. Temperature programmed reduction results indicate that the stable temperature for SFNM samples under reduction conditions decreases with Ni content. In addition, X-ray photoelectron spectroscopy analysis suggests that the incorporation of Ni affects the conductivity of SFNM through changing the ratios of Fe³⁺/Fe²⁺ and Mo⁶⁺/Mo⁵⁺. Sr₂Fe_1.4Ni_0.1Mo_0.5O_6-δ shows the highest electrical conductivity of 20.6 S cm^-1 at 800 °C in H₂. The performance of this anode was further tested with electrolyte-supported cells, giving 380 mW cm^-2 at 750 °C in H₂, hence demonstrating that Ni doping in the B-site is beneficial for Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ anode performance. 

Accounting for clean, fast and high yielding reactions under microwave conditions

Thermal reactions proceed optimally when they are rapidly heated to the highest tolerable temperature, held there for the shortest possible time and then quenched. This is explained through assessments of reaction kinetics in literature examples and models. Although presently available microwave equipment is better suited to rapid heating than resistance-heated systems, the findings do not depend upon the method of heating. Claims that microwave heated reactions proceed faster and more cleanly than their conventionally heated counterparts are valid only when comparably rapid heating and cooling cannot be obtained by conventional heating. These findings suggest that rigid adherence to the sixth principle of green chemistry, relating to the use of ambient temperature and pressure, may not always afford optimal results. © 2010 The Royal Society of Chemistry.

TAP Reactor Development and Application in the Kinetic Characterization of Catalysts for Heterogeneously Catalyzed Gas Phase Reactions

This manuscript describes the application and further development of the TAP technique in kinetic characterization of heterogeneous catalysis. The major application of TAP systems is to study mechanisms, kinetics and transport phenomena in heterogeneous catalysis, all of which is made possible by the sub-millisecond time resolution. Furthermore, the kinetic information obtained can be used to gain an insight into the mechanism occurring over the catalyst system. This is advantageous as heterogeneous catalysts with an improved efficiency can be developed as a result. TAP kinetic studies are carried out at low pressure (~1x10-7 mbar) and TAP pulses are sufficiently small (1013-1015 molecules) so as to maintain this low pressure. The use of a small number of molecules in comparison to the total number of active sites means the state of the catalyst remains relatively unchanged. The use of the low intensity pulses also makes the pressure gradient negligible and so allows the TAP reactor system to operate in the Knudsen Diffusion regime, where gas-gas reactions are eliminated. Hence only gas-catalyst reactions are investigated and, by the use of moment analysis of observed exit flow, rate constants of elementary steps of the reaction can be obtained.

In this manuscript, two attempts to further the TAP technique are reported. Firstly, the work undertaken at QUB to attempt to control the number of molecules of condensable reagents that can be pulsed during a TAP pulse experiment is disclosed. Secondly, a collaborative project with SAI Ltd Manchester is discussed in a separate chapter, where technical details and validation of a customised time of flight mass spectrometer (ToF MS) for the QUB TAP-1 system are reported. A collaborative project with Cardiff Catalysis Institute focusing on the study of CO oxidation over hopcalite catalysts is also reported. The analysis of the experimental results has provided an insight into the possible mechanism of the oxidation of CO over these catalysts. A correction function has also been derived which accounts for the adsorption of reactant molecules over inert materials that are used for the reactor packing in TAP experiments. This function was then applied to the selective reduction of O2 in a H2 rich ethene feed, so that more accurate TAP moment based analysis could be conducted.

Evolution and Enabling Capabilities of Spatially Resolved Techniques for the Characterization of Heterogeneously Catalyzed Reactions

The development and optimization of catalysts and catalytic processes requires knowledge of reaction kinetics and mechanisms. In traditional catalyst kinetic characterization, the gas composition is known at the inlet, and the exit flow is measured to determine changes in concentration. As such, the progression of the chemistry within the catalyst is not known. Technological advances in electromagnetic and physical probes have made visualizing the evolution of the chemistry within catalyst samples a reality, as part of a methodology commonly known as spatial resolution. Herein, we discuss and evaluate the development of spatially resolved techniques, including the evolutions and achievements of this growing area of catalytic research. The impact of such techniques is discussed in terms of the invasiveness of physical probes on catalytic systems, as well as how experimentally obtained spatial profiles can be used in conjunction with kinetic modelling. Furthermore, some aims and aspirations for further evolution of spatially resolved techniques are considered.

Estudo de síntese e reactividade de novos derivados do tipo corrol

A presente dissertação contempla estudos de reactividade na periferia e no interior do macrociclo corrólico, nomeadamente do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol. Nesses estudos foram estabelecidas novas rotas de síntese para a preparação de novos derivados tetrapirrólicos do tipo corrol, alguns deles com potencial aplicação medicinal. Na primeira parte, foi estudado o comportamento de 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol como componente 2ʌ em reacções de cicloadição de Diels-Alder com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, designadamente antraceno, tetraceno, nafto[2,3-a]pireno e pentaceno. Estas reacções foram efectuadas em aquecimento clássico e com radiação de microondas. Desses estudos concluiu-se que todos os hidrocarbonetos aromáticos considerados, à excepção do nafto[2,3-a]pireno, reagem segundo reacções de Diels-Alder, mas apenas com o pentaceno se obtêm aductos provenientes de reacções de cicloadição [4+4]. Os resultados obtidos em algumas destas reacções levaram a um estudo aprofundado sobre a estabilidade do macrociclo considerado. Este estudo foi efectuado sob condições térmicas, sob a acção da luz e na presença de um agente promotor de radicais. Desses estudos concluiu-se que apenas com aquecimento clássico é possível obter o dímero com o anel ciclooctatetraeno ligado pelas posições C-2, C-2’ e C-18, C-18’ e o dímero assimétrico ligado pelas posições C-2 e C-3’. Na presença de luz ou na presença de agente promotor de radicais obtém-se o dímero simétrico ligado pelas posições C-3 e C-3’. O estudo do mecanismo da reacção de dimerização na presença de luz levou ainda à síntese de um corrol mono-iodado. Foi ainda analisado o comportamento de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) na presença de iletos de azometino. Destes estudos resultou o desenvolvimento de novas rotas de síntese para a obtenção de novos derivados do tipo amina e do tipo éter. Na terceira parte, descrevem-se estudos de complexação do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol com diferentes sais metálicos por espectrometria de massa. Foram usados como fontes de ionização o Electrospray e o LSIMS. Os resultados obtidos comprovaram que os metalocorróis obtidos na fonte são idênticos aos metalocorróis sintetizados. Na quarta parte deste trabalho foram sintetizados novos conjugados corrolciclodextrina por meio de reacções de substituição nucleófila. A actividade fotodinâmica destes derivados foi avaliada numa linha celular cancerígena. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a diversas técnicas espectroscópicas actuais, principalmente espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C e 19F, DEPT, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), espectrometria de massa em LSIMS, ESI e MALDI e ainda recorrendo a espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-vis).

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Economical and operational optimization of CALB immobilization on MP1000 for amidation of olein fatty acids with ethanolamine

Dissertação de Mestrado , Engenharia Biológica, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Universidade do Algarve, 2008

Boronic acids as partners in multicomponent reactions

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Nanoporous carbons from sisal residues and their application in hybrid TiO2/carbon photocatalysts for the removal and degradation of phenol in solution

Tese de doutoramento, Química (Química Tecnológica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Novos receptores moleculares baseados em calix[4]arenos: aplicação à química sensorial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Reactivity of bulky tris(Phenylpyrazolyl) methanesulfonate copper(I) complexes towards small unsaturated molecules

Reaction of the tris(3-phenylpyrazolyl)methane sulfonate species (Tpms(Ph))Li with the copper(I) complex [Cu(MeCN)(4)][PF6] affords [Cu(Tpms(Ph))(MeCN)] 1. The latter, upon reaction with equimolar amounts of cyclohexyl-(CyNC) or 2,6-dimethylphenyl (XylNC) isocyanides, or excess CO, furnishes the corresponding Cu(I)complexes [Cu(Tpms(Ph))(CNR)] (R = Cy 2, Xyl 3) or [Cu(Tpms(Ph))(CO)] 4. The ligated isocyanide in 2 or 3 (or the acetonitrile ligand in 1)is displaced by 3-iminoisoindolin-1-one to afford 5, the first copper(I) complex containing an 3-iminoisoindolin-1-one ligand. The ligated acetonitrile in 1 undergoes nucleophilic attack by methylamine to give the amidine complex [Cu(Tpms(Ph)){MeC(NH)NHMe}] 6, whereas only the starting materials were recovered from the attempted corresponding reactions of 2 and 3 with methylamine. Complexes 1 or 6 form the trinuclear hydroxo-copper(II)species [(mu-Cu){Cu(mu-OH) (2)(Tpms(Ph))}(2)] 7 upon air oxidation in moist methanol. In all the complexes the scorpionate ligand facially caps the metal in the N,N,O-coordination mode.

The role of humor in television advertisement: A study regarding Portuguese consumers’ emotions and reactions

The purpose of this study is to explore the humorous side of television advertisement and its impact on Portuguese consumers’ hearts, minds and wallets. Both qualitative (through in-depth interviews) and quantitative (through an on-line survey and subsequent statistical data analysis) methods were used, guaranteeing a more consistent, strong and valid research. Twenty-five interviews with randomly chosen consumers were conducted face-to-face and three interviews via e-mail with marketers and television advertisers were performed in order to explore profoundly the subject. Moreover, 360 people have answered the on-line survey. Through the analysis of the data collected humor perception was found to be positively correlated with persuasion and intention to purchase the product; intention to share the advert; message comprehension; product liking and development of positive feelings towards the brand and brand credibility variables. The main implication of these findings relies on the fact that humor in advertising is able to boost its effectiveness.

Substitution of (R,S)-methadone by (R)-methadone: Impact on QTc interval.

Methadone is administered as a chiral mixture of (R,S)-methadone. The opioid effect is mainly mediated by (R)-methadone, whereas (S)-methadone blocks the human ether-à-go-go-related gene (hERG) voltage-gated potassium channel more potently, which can cause drug-induced long QT syndrome, leading to potentially lethal ventricular tachyarrhythmias. To investigate whether substitution of (R,S)-methadone by (R)-methadone could reduce the corrected QT (QTc) interval, (R,S)-methadone was replaced by (R)-methadone (half-dose) in 39 opioid-dependent patients receiving maintenance treatment for 14 days. (R)-methadone was then replaced by the initial dose of (R,S)-methadone for 14 days (n = 29). Trough (R)-methadone and (S)-methadone plasma levels and electrocardiogram measurements were taken. The Fridericia-corrected QT (QTcF) interval decreased when (R,S)-methadone was replaced by a half-dose of (R)-methadone; the median (interquartile range [IQR]) values were 423 (398-440) milliseconds (ms) and 412 (395-431) ms (P = .06) at days 0 and 14, respectively. Using a univariate mixed-effect linear model, the QTcF value decreased by a mean of -3.9 ms (95% confidence interval [CI], -7.7 to -0.2) per week (P = .04). The QTcF value increased when (R)-methadone was replaced by the initial dose of (R,S)-methadone for 14 days; median (IQR) values were 424 (398-436) ms and 424 (412-443) ms (P = .01) at days 14 and 28, respectively. The univariate model showed that the QTcF value increased by a mean of 4.7 ms (95% CI, 1.3-8.1) per week (P = .006). Substitution of (R,S)-methadone by (R)-methadone reduces the QTc interval value. A safer cardiac profile of (R)-methadone is in agreement with previous in vitro and pharmacogenetic studies. If the present results are confirmed by larger studies, (R)-methadone should be prescribed instead of (R,S)-methadone to reduce the risk of cardiac toxic effects and sudden death.