Successful functionalization of superporous zeolite templated carbon using aminobenzene acids and electrochemical methods

A novel and selective electrochemical functionalization of a highly reactive superporous zeolite templated carbon (ZTC) with two different aminobenzene acids (2-aminobenzoic and 4-aminobenzoic acid) was achieved. The functionalization was done through potentiodynamic treatment in acid media under oxidative conditions, which were optimized to preserve the unique ZTC structure. Interestingly, it was possible to avoid the electrochemical oxidation of the highly reactive ZTC structure by controlling the potential limit of the potentiodynamic experiment in presence of aminobenzene acids. The electrochemical characterization demonstrated the formation of polymer chains along with covalently bonded functionalities to the ZTC surface. The functionalized ZTCs showed several redox processes, producing a capacitance increase in both basic and acid media. The rate performance showed that the capacitance increase is retained at scan rates as high as 100 mV s−1, indicating that there is a fast charge transfer between the polymer chains formed inside the ZTC porosity or the new surface functionalities and the ZTC itself. The success of the proposed approach was also confirmed by using other characterization techniques, which confirmed the presence of different nitrogen groups in the ZTC surface. This promising method could be used to achieve highly selective functionalization of highly porous carbon materials.

Pseudocapacitance of zeolite-templated carbon in organic electrolytes

Carbon and graphene-based materials often show some amount of pseudocapacitance due to their oxygen-functional groups. However, such pseudocapacitance is generally negligible in organic electrolytes and has not attracted much attention. In this work, we report a large pseudocapacitance of zeolite-templated carbon (ZTC) based on the oxygen-functional groups in 1 M tetraethylammonium tetrafluoroborate dissolved in propylene carbonate (Et4NBF4/PC). Due to its significant amount of active edge sites, a large amount of redox-active oxygen functional groups are introduced into ZTC, and ZTC shows a high specific capacitance (330 F g−1). Experimental results suggest that the pseudocapacitance could be based on the formation of anion and cation radicals of quinones and ethers, respectively. Moreover, ZTC shows pseudocapacitance also in 1 M lithium hexafluorophosphate dissolved with a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (LiPF6/EC+DEC) which is used for lithium-ion batteries and lithium-ion capacitors.

Enhanced removal of 8-quinolinecarboxylic acid in an activated carbon cloth by electroadsorption in aqueous solution

The effect of the electrochemical treatment (potentiostatic treatment in a filter-press electrochemical cell) on the adsorption capacity of an activated carbon cloth (ACC) was analyzed in relation with the removal of 8-quinolinecarboxylic acid pollutant from water. The adsorption capacity of an ACC is quantitatively improved in the presence of an electric field (electroadsorption process) reaching values of 96% in comparison to 55% in absence of applied potential. In addition, the cathodic treatment results in higher removal efficiencies than the anodic treatment. The enhanced adsorption capacity has been proved to be irreversible, since the removed compound remains adsorbed after switching the applied potential. The kinetics of the adsorption processes is also improved by the presence of an applied potential.

Design of Activated Carbon/Activated Carbon Asymmetric Capacitors

Supercapacitors are energy storage devices that offer a high power density and a low energy density in comparison with batteries. Their limited energy density can be overcome by using asymmetric configuration in mass electrodes, where each electrode works within their maximum available potential window, rendering the maximum voltage output of the system. Such asymmetric capacitors are optimized using the capacitance and the potential stability limits of the electrodes, with the reliability of the design largely depending on the accuracy and the approach taken for the electrochemical characterization. Therefore, the performance could be lower than expected and even the system could break down, if a well thought out procedure is not followed. In this work, a procedure for the development of asymmetric supercapacitors based on activated carbons is detailed. Three activated carbon materials with different textural properties and surface chemistry have been systematically characterized in neutral aqueous electrolyte. The asymmetric configuration of the masses of both electrodes in the supercapacitor has allowed to cover a higher potential window, resulting in an increase of the energy density of the three devices studied when compared with the symmetric systems, and an improved cycle life.

Respuestas química para el estudiante de Farmacia

El trabajo realizado en el PIMCD 2015 nº 60, cuya memoria final se presenta, ha sido posible gracias a la financiación concedida a las autoras por la Universidad Complutense de Madrid. Se han realizado videos recogidos en 2 DVDs. La colección de videos que lo componen responde a una forma moderna y eficaz, alternativa a los métodos clásicos, de explicar al alumno del Grado en Farmacia la respuesta científica a preguntas corrientes con las que puede encontrarse en su futuro profesional o en su vida diaria, relacionadas con las asignaturas de Química Física Farmacéutica, Química Analítica o Física Aplicada a Farmacia. Cada uno de ellos constituye una entidad independiente que se puede visualizar por separado y con los que se puede interaccionar parándolos, rebobinándolos o adelantándolos en el momento que se quiera y tantas veces como sea necesario, lo que permite al estudiante adaptarlo a su propia velocidad de comprensión. Esperamos que sean útiles a una gran cantidad de jóvenes universitarios y les anime a concebir estas asignaturas, no como compartimentos estancos, sino como las herramientas cuyo conocimiento y comprensión les abre las puertas de un mundo lleno de respuestas.

Improvement of carbon materials performance by nitrogen functional groups in electrochemical capacitors in organic electrolyte at severe conditions

N-doped activated carbon fibers have been synthesized by using chemically polymerized aniline as source of nitrogen. Commercial activated carbon fibers (A20) were chemically modified with a thin film of polyaniline (PANI) inside the microporosity of the carbon fibers. The modified activated carbon fibers were carbonized at 600 and 800 °C, respectively. In this way, activated carbon fibers modified with surface nitrogen species were prepared in order to analyze their influence in the performance of electrochemical capacitors in organic electrolyte. Symmetric capacitors were made of activated carbon fibers and N-doped activated carbon fibers and tested in a two-electrode cell configuration, using triethylmethylammonium tetrafluoroborate/propylene carbonate (TEMA-BF4/PC) as electrolyte. The effect of nitrogen species in the degradation or stabilization of the capacitor has been analyzed through floating durability tests using a high voltage charging (3.2 V). The results show higher stabilizing effect in carbonized samples (N-ACF) than in non-carbonized samples and pristine activated carbon fibers, which is attributed to the presence of aromatic nitrogen group, especially positively charged N-functional groups.

Characterization of a zeolite-templated carbon by electrochemical quartz crystal microbalance and in situ Raman spectroscopy

Electrochemical quartz crystal microbalance was used to monitor the mass changes during the electrochemical characterization of a zeolite-templated carbon (ZTC) in 1 M H2SO4 medium. Under electrochemical oxidation conditions, a high anodic current and a net mass increase were recorded, resulting in the increase of the specific capacitance owing to the contribution of the pseudocapacitance, mainly derived from the hydroquinone–quinone redox couple. Under more severe electrochemical conditions, a net mass loss was observed, revealing that electrochemical gasification took place. Surface chemistry, before and after the electrochemical treatments, was analyzed through temperature programmed desorption experiments. Furthermore, in situ Raman spectroscopy was used to further characterize the structural changes produced in ZTC under the electrochemical conditions applied, supporting that high potential values produce the electrochemical oxidation and degradation of the carbon material.

Sentidos da docência para egressos dos cursos de licenciatura a distância da Universidade Federal do Espírito Santo no Polo de Itapemirim – Espírito Santo

Investiga os sentidos do ser e dos saberes docentes com ênfase no processo de formação inicial de professores para a educação básica, por meio da modalidade de Educação a Distância – EAD. Questiona os modos como o ser docente e os saberes da profissão docente foram se constituindo ao longo das trajetórias de formação percorridas pelos estudantes egressos dos três primeiros cursos de licenciatura em Química, Física e Artes Visuais, ofertados pela Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), no âmbito do Sistema Universidade Aberta do Brasil – UAB, entre 2008 e 2014, no Polo da cidade de Itapemirim/ES, em um recorte temporal definido como antes, durante e após a integralização dos referidos cursos. Pressupõe uma perspectiva teórica crítica, que compreende a formação e a docência como processos históricos de construção social e coletiva, que não possuem início e término em si, por si e para si. A pesquisa delineia-se como um estudo de caso qualitativo. A abordagem aos sujeitos deu-se por meio de técnicas que visam à coleta de dados descritivos, com o uso de três principais instrumentos, no formato semiestruturado: um questionário, uma entrevista coletiva e um fórum virtual temático. Para compor o repertório de dados, ocorreram, ainda, informações advindas dos documentos e bases legais que deram sustentação à oferta dos cursos, bem como dos relatórios de acompanhamento e gestão destes. A análise dos dados se deu por meio da técnica de triangulação, com sustentação teórica nos estudos de Freire, Nóvoa e Tardif. Evidencia a necessidade de estudos na área da formação articulada à EAD, bem como da consideração dos saberes cotidianos da docência na proposição de políticas à sua formação. Revela uma variedade de sentidos atribuídos aos conceitos de docência e dos saberes da docência e a sua constituição em meio a processos formativos ao longo de toda a vida dos sujeitos. Reconhece a necessidade de uma formação contínua do docente após a obtenção de sua titulação profissional e aponta a EAD como possibilidade de acesso a essa formação na/pela Universidade pública, em tempos e espaços que se vêm constituindo, em meio às novas tecnologias da informação e da comunicação. Ressalta a importância do Sistema UAB para a disseminação da formação e da EAD, bem como a necessidade de institucionalização dessa modalidade como forma de superação do caráter emergencial e provisório da atual política de formação de professores no Brasil.

A influência das condições de cura nas propriedades das argamassas de cal para revestimentos antigos

Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

Chemical reaction network of flavylium ions in heterogeneous media

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Química, especialidade em Química-Física, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Dispositivos moleculares com base em sistemas fotocrómicos

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química,especialidade de Química-Física, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Concepções alternativas em ciência: um instrumento de diagnóstico

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Ensino da Biologia e da Geologia, pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Chemical approaches to ubiquitous computing

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química, perfil de Química Física, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Estudo reológico de caldas hidráulicas para utilização na reabilitação do edificado

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Características de argamassas de cal aérea com diferentes traços e teores de metacaulino sujeitas a aspersão com água potável e do mar a idades jovens

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em: Engenharia Civil – Perfil de Construção