Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Produtos têxteis inteligentes incorporando filamentos compósitos com nanotubos de carbono

Programa Doutoral em Engenharia Têxtil.

Estudo da influência de nanotubos de carbono funcionalizados nas propriedades de revestimentos de poliuretano

Dissertação de mestrado em Propriedades e Tecnologias de Polímeros

Tecnología de igy anti-escherichia coli aplicada mediante nanotubos sobre cultivos de enterocitos porcinos. Anti- escherichia coli igy technology applied through nanotubes on porcine enterocyte cultures.

La diarrea neonatal representa uno de los problemas sanitarios de mayor relevancia en las primeras semanas de vida del cerdo. Provoca importantes pérdidas económicas por morbilidad y mortalidad. El cultivo de enterocitos primarios representa una herramienta valiosa para el estudio de patologías causadas por agentes infecciosos que afectan la integridad del epitelio intestinal. La producción de anticuerpos extraídos a partir de la yema de huevo de gallinas inmunizadas (IgY), es una tecnología innovadora, que ha mostrado ser protectiva contra diarreas causadas por agentes víricos y bacterianos. La nanotecnología permite mejorar la eficiencia en la administración de distintas drogas. Los nanotubos de carbono han ganado una enorme popularidad por sus propiedades y aplicaciones únicas. La investigación sobre los aspectos toxicológicos de estas nanopartículas es escasa. Una vez dentro de la célula, las nanopartículas pueden inducir estrés oxidativo intracelular por perturbar el equilibrio oxidativo. Las hipótesis de trabajo es: La administración de IgY anti-Escherichia coli a través de nanotubos protegerá in vitro e in vivo a los enterocitos de una infección por E. coli previniendo la diarrea neonatal porcina. Los objetivos del trabajo son: Evaluar la protección por un anticuerpo aviario IgY anti-E. coli aplicado mediante nanotubos de carbono a cultivo de enterocitos porcinos primarios sometidos a una post-infección con E. coli; Analizar los efectos secundarios de los nanotubos con IgY anti-E coli en la citotoxicidad, el balance oxidativo y la apoptosis de los enterocitos porcinos cultivados in vitro y Evaluar la acción terapeútica de la IgY anti-E coli aplicada a porcinos y efectos secundarios de la administración con nanotubos. Se implementará un diseño experimental in vitro con diferentes grupos de cultivos con nanotubos, con IgY anti-E. coli e inespecifica y con exposición a E. coli. Se realizará cultivo de enterocitos porcinos primarios con una técnica de disgregación enzimática con colagenasa según protocolo de Bader et al. (2000). Se evaluará la viabilidad por la prueba de azul tripan. Para la obtención del anticuerpo anti-E. coli aviario se aplicarán un total de 3 dosis de E. coli (109 UFC/ml de adyuvante) a gallinas Legorhn en condiciones fisiológicas. Se recolectarán los huevos diariamente. Se purificará la IgY según método de Polson et al. (1985) utilizando PEG 6000. La concentración de IgY se medirá por ELISA de alta sensibilidad. La IgY será incorporada a nanotubos según protocolo de Acevedo et al. 2006. Para analizar los posibles efectos secundarios de los nanotubos se evaluará: 1. Citotoxicidad por técnica de MTT 2. Estrés oxidativo por técnica de TBARS y 3. Apoptosis por técnica de TUNEL.Además, se implementará un diseño experimental in vivo para probar la acción terapeútica de este nutraceútico aplicados a lechones destetados y los efectos secundarios de la administración con nanotubos. Se realizará un cultivo de enterocitos de lechones que previamente fueron tratados con la IgY anti-E. coli administrada mediante nanotubos y efectuarán las técnicas descriptas anteriormente. Los resultados esperados son: Elaboración de un Ac aviario IgY anti-E. coli para prevenir infección de enterocitos, Profundización en el conocimiento acerca de los efectos citotóxicos de los nanotubos de carbono multilamelares, Generación de tratamiento alternativo para enfermedades entéricas porcinas.

Síntese de nanotubos de carbono de parede simples por sublimação de grafite em atmosfera de hélio

Macroscopic samples of fullerene nanostructures are obtained in a modified arc furnace using the electric arc method with a Helium atmosphere at low pressures. High purity graphite rods are used as electrodes but, when drilled and the orifices filled with powders of transition metals (Fe, Co, Ni) acting as catalysts, the resulting particles are carbon nanostructures of the fullerene family, known as Single Wall Nanotubes (SWNTs). They have typical diameters of 1.4 nm, lengths up to tenths of microns and they are arranged together in bundles containing several SWNTs. Those samples are observed and analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques.

Tecnologia dos nanotubos de carbono: tendências e perspectivas de uma área multidisciplinar

An overview of the properties of carbon nanotubes is presented as a function of the structural characteristics and of the method of synthesis of these novel advanced materials. Emphasis is given to the catalytic decomposition of hydrocarbons over metal-supported catalysts and also the role of the support in obtaining homogeneous carbon nanotubes in high yelds is discussed. Some potential and real applications of carbon nanotubes are presented in a perspective view.

Funcionalização de nanotubos de Carbono

Carbon nanotubes are very stable systems having considerable chemical inertness due to the strong covalent bonds of the carbon atoms on the nanotube surface. Many applications of carbon nanotubes require their chemical modification in order to tune/control their physico-chemical properties. One way of achieving this control is carrying out functionalization processes where atoms and molecules interact (covalent or non-covalent) with the nanotubes. We review some of the progress that has been made in chemical functionalization of carbon nanotubes. Emphasis is given to chemical strategies, the most used techniques, and applications.

Estudo teórico de propriedades ópticas não-lineares de nanotubos de carbono de parede única quimicamente modificados

Structure and first hyperpolarizability for a series of armchair a(5,5) chemically modified carbon nanotubes (CNT) were calculated at semiempirical and density functional levels of theory. The 4,4´-substituted stilbenes were selected as chromophore with substituents at position 4´ set to X=NO2, H, Cl, OH and NH2. The calculated values for static first hyperpolarizability (β) were almost linearly dependent on the electronic effect of the group X, increasing from NO2 to NH2. At DFT level the effect of inserting the chromophore in the CNT surface was to enhance the β value up to 70% relative to the free 4,4´-substituted stilbene.

Nanocompósitos de poliuretana termoplástica e nanotubos de carbono de paredes múltiplas para dissipação eletrostática

Polyurethane/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites have been prepared with nanotube concentrations between 0.01 wt% and 1 wt%. MWCNT as-synthesized samples with ~74 nm diameter and ~7 μm length were introduced by solution processing in the polyurethane matrix. Scanning electron microscopy (SEM) images demonstrated good dispersion and adhesion of the CNTs to the polymeric matrix. The C=O stretching band showed evidence of perturbation of the hydrogen interaction between urethanic moieties in the nanocomposites as compared to pure TPU. Differential scanning calorimetry and positron anihilation lifetime spectroscopy measurements allowed the detection of glass transition displacement with carbon nanotube addition. Furthermore, the electrical conductivity of the nanocomposites was significantly increased with the addition of CNT.

Sistema RTP: uma técnica poderosa para o monitoramento da formação de nanotubos de carbono durante o processo por deposição de vapor químico

In this work, a TPR (Temperature Programmed Reduction) system is used as a powerful tool to monitor carbon nanotubes production during CVD (Chemical Vapour Deposition), The experiments were carried out using catalyst precursors based on Fe-Mo supported on Al2O3 and methane as carbon source. As methane reacts on the Fe metal surface, carbon is deposited and H2 is produced. TPR is very sensitive to the presence of H2 and affords information on the temperature where catalyst is active to form different forms of carbon, the reaction kinetics, the catalyst deactivation and carbon yields.

Planejamento fatorial e superfície de resposta: otimização de um método voltamétrico para a determinação de ag(i) empregando um eletrodo de pasta de nanotubos de carbono

A factorial design applied in a voltammetric stripping method for the measurement of Ag(I) in natural water is described. The procedure is based on the effective pre-concentration of silver ions on electrode surface. The calibration graph was linear in the silver concentration range from 7.92 x 10"7 to 1.07 x 10"5 mol L"1 with a detection limit of 3.81 x 10-7 mol L-1. The determination of Ag(I) in natural water samples was carried out satisfactory with the proposed electrode.

Citotoxicidade e genotoxicidade de nanotubos de carbono

There are many controversies regarding the cyto- and genotoxicity of carbon nanotubes (CNTs). In this work, we discuss that many of the incongruous arguments are probably associated with the poor physical-chemical characterization of the CNT samples used in many publications. This manuscript presents examples of carbon nanostructures observed under high resolution electron microscopy that can be found in typical CNT samples, and shows which roles in cyto- and genotoxicity need to be better investigated. Issues concerning chemical treatment are addressed and examples of misunderstandings that can occur during the studies of cyto- and genotoxicity of CNT samples are given.

Nanotubos de TiO2 dopados com nitrogênio: comparação das atividades fotocatalíticas de materiais obtidos através de diferentes técnicas

TiO2 nanotubes were synthesized by hydrothermal method and doped with three nitrogen compounds to enhance photocatalytic activity under visible light. Catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and specific surface area and pore volume determined by BET and BJH methods, respectively. Photocatalytic activity was evaluated by photodegradation of rhodamine B under visible and UV radiations. Results showed doped-nanotubes were more efficient under visible light. The best photocatalytic activity was for sample NTT-7-600/NH3I, being 30% higher than the non-doped sample.

Estudo das dispersões aquosas de nanotubos de carbono utilizando diferentes surfactantes

The dispersion of carbon nanotubes in water for their utilization in nanoscale devices is a challenging task. Comparative studies on interaction and dispersion of multi-wall carbon nanotubes (MWNT) using two different surfactants (sodium dodecyl sulfate, SDS, and polyoxyethylenesorbitanmonooleate, Tween 80) are presented. The interaction between carbon nanotubes and surfactants was studied by tensiometry, conductivimetry, and fluorimetry. The dispersions of MWNT in surfactants were characterized using a UV-vis spectrophotometer. For effective dispersion, the minimum weight ratio of MWNT to surfactant was 1:41 and 1:3 for SDS and Tween 80, respectively.

Nanoestruturas de carbono (nanotubos, grafeno): Quo Vadis?

We describe general considerations about the present and the future standing of carbon nanostructures, mainly carbon nanotubes and graphene. Basic concepts and definitions, select structure/property relationships, and potential applications are reviewed. The analysis of the global market for these nanostructures, the commercial products available currently, the role of the chemistry, the main challenges remaining and a brief view of the field in Brazil are also presented and discussed.