29 resultados para Organosilane


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Mesoporous silica grown using [3-(trimethoxysilyl)propyl]octadecyldimethylammonium chloride as the mesoporogen in the presence of Fe and Al is X-ray amorphous, but contains very small domains with features of MFI zeolite as evidenced by IR and Raman spectroscopy. When applied as a catalyst, this amorphous sample shows good performance in the selective oxidation of benzene using nitrous oxide. Addition of tetrapropylammonium as structure directing agent to the as-synthesized mesoporous silica and subsequent dry gel conversion results in the formation of hierarchical Fe/ZSM-5 zeolite. During dry gel conversion the wormhole mesostructure of the initial material is completely lost. A dominant feature of the texture after crystallization is the high interconnectivity of micropores and mesopores. Substantial redistribution of low-dispersed Fe takes place during dry gel conversion towards highly dispersed isolated Fe species outside the zeolite framework. The catalytic performance in the oxidation of benzene to phenol of these highly mesoporous zeolites is appreciably higher than that of the parent material.

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The crystallization of hierarchical ZSM-5 in the presence of the organosilane octadecyl-dimethyl-(3-trimethoxysilyl-propyl)-ammonium chloride as the mesoporogen was investigated as a function of time and temperature. The synthesis by this method proceeds in two steps. The rapid formation of a predominantly amorphous disordered mesoporous aluminosilicate precursor phase is followed by the formation of globular highly mesoporous zeolite particles involving dissolution of the precursor phase. It is difficult to completely convert the initial phase into the final hierarchical zeolite. This limits the amount of aluminium built into the MFI network and the resulting Bronsted acidity. In the presence of iron, more crystalline hierarchical zeolite is obtained. These Fe-containing zeolites are excellent catalysts for the selective oxidation of benzene to phenol. Their hierarchical pore structure leads to higher reaction rates due to increased mass transfer and increased catalyst longevity despite more substantial coke formation. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

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In this work, the effect of cerium (IV) ammonium nitrate (CAN) addition on the polymerization of bis-[triethoxysilyl]ethane (BTSE) film applied on carbon steel was studied. The electrochemical characterization of the films was carried out in 0.1 mol L(-1) NaCl solution by open-circuit potential measurements, anodic and cathodic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Morphological and chemical characterization were performed by atomic force microscopy (AFM), contact angle measurements, infrared-spectroscopy, nuclear magnetic resonance and thermogravimetric analysis. The results have clearly shown the improvement on the protective properties of the Ce(4+) modified film as a consequence of the formation of a more uniform and densely reticulated silane film. A mechanism is proposed to explain the accelerating role of Ce(4+) ions on the cross-linking of the silane layer. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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This research underlines the extensive application of nanostructured metal oxides in environmental systems such as hazardous waste remediation and water purification. This study tries to forge a new understanding of the complexity of adsorption and photocatalysis in the process of water treatment. Sodium niobate doped with a different amount of tantalum, was prepared via a hydrothermal reaction and was observed to be able to adsorb highly hazardous bivalent radioactive isotopes such as Sr2+ and Ra2+ions. This study facilitates the preparation of Nb-based adsorbents for efficiently removing toxic radioactive ions from contaminated water and also identifies the importance of understanding the influence of heterovalent substitution in microporous frameworks. Clay adsorbents were prepared via a two-step method to remove anionic and non-ionic herbicides from water. Firstly, layered beidellite clay was treated with acid in a hydrothermal process; secondly, common silane coupling agents, 3-chloro-propyl trimethoxysilane or triethoxy silane, were grafted onto the acid treated samples to prepare the adsorption materials. In order to isolate the effect of the clay surface, we compared the adsorption property of clay adsorbents with ƒ×-Al2O3 nanofibres grafted with the same functional groups. Thin alumina (£^-Al2O3) nanofibres were modified by the grafting of two organosilane agents 3-chloropropyltriethoxysilane and octyl triethoxysilane onto the surface, for the adsorptive removal of alachlor and imazaquin herbicides from water. The formation of organic groups during the functionalisation process established super hydrophobic sites along the surfaces and those non-polar regions of the surfaces were able to make close contact with the organic pollutants. A new structure of anatase crystals linked to clay fragments was synthesised by the reaction of TiOSO4 with laponite clay for the degradation of pesticides. Based on the Ti/clay ratio, these new catalysts showed a high degradation rate when compared with P25. Moreover, immobilized TiO2 on laponite clay fragments could be readily separated out from a slurry system after the photocatalytic reaction. Using a series of partial phase transition methods, an effective catalyst with fibril morphology was prepared for the degradation of different types of phenols and trace amount of herbicides from water. Both H-titanate and TiO2-(B) fibres coated with anatase nanocrystal were studied. When compared with a laponite clay photocatalyst, it was found that anatase dotted TiO2-(B) fibres prepared by a 45 h hydrothermal treatment followed by calcination were not only superior in performance in photocatalysis but could also be readily separated from a slurry system after photocatalytic reactions. This study has laid the foundation for the development of the ability to fabricate highly efficient nanostructured solids for the removal of radioactive ions and organic pollutants from contaminated water. These results now seem set to contribute to the development of advanced water purification devices in the future. These modified nanostructured materials with unusual properties have broadened their application range beyond their traditional use as adsorbents, to also encompass the storage of nuclear waste after concentrating from contaminated water.

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The effective removal of pollutants using a thermally and chemically stable substrate that has controllable absorption properties is a goal of water treatment. In this study, the surfaces of thin alumina (γ-Al2O3) nanofibres were modified by the grafting either of two organosilane agents, 3-chloro-propyl-triethoxysilane (CPTES) and octyl-triethoxysilane (OTES). These modified materials were then trialed as absorbents for the removal of two herbicides, alachlor and imazaquin from water. The formation of organic groups during the functionalisation process established super hydrophobic sites on the surfaces of the nanofibres. This super hydrophobic group is a kind of protruding adsorption site which facilitates the intimate contact with the pollutants. OTES grafted substrate were shown to be more selective for alachlor while imazaquin selectivity is shown by the CPTES grafted substrate. Kinetics studies revealed that imazaquin was rapidly adsorbed on CPTES-modified surfaces. However, the adsorption of alachlor by OTES grafted surface was achieved more slowly.

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By using the bifunctional ligand, 8-hydroxyquinoline-functionalized organosilane (Q-Si), the new mesoporous material Q-MCM-41 covalently bonded with 8-hydroxyquinoline was synthesized. Through the ligand exchange reaction, the new near-infrared (NIR) luminescent mesoporous LnQ(3)-MCM-41 (Ln = Er, Nd, Yb) materials were prepared by linking the lanthanide quinolinate complexes to the ordered mesoporous Q-MCM-41 material. The LnQ(3)-MCM-41 materials were characterized by powder X-ray diffraction and N-2 adsorption/desorption, and they all show the characteristic mesoporous structure of MCM-41 with highly uniform pore size distributions.

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Several Chiral BINOL functionalized mesoporous silicas were prepared by post grafting of organosilane derivatives of (S)-BINOL (1,1'-bi-2-naphthol) on SBA-15 and characterized by C-13 CP/MAS NMR, FT-IR, UV-visible absorption spectra, elemental analysis, powder XRD, nitrogen adsorption-desorption isotherms and TEM techniques. Their catalytic properties were demonstrated in enantioselective Morita-Baylis-Hillman reaction of 3-phenylpropanal and cyclohexenone.

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A novel periodic mesoporous organosilica (PMO) material was synthesized through one-step co-condensation of 1,2-bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE) and benzoic acid-functionalized organosilane (BA-Si) using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a structure-directing agent under basic conditions. The materials were fully characterized by FTIR, XRD, N-2 adsorption-desorption isotherms and FESEM. FTIR spectra proved that BA-Si was successfully incorporated into the PMO materials (PMOs) via benzyl group as a linker. XRD and N-2 adsorption-desorption isotherms revealed the characteristic mesoporous structure with highly uniform pore size distributions. FESEM confirmed that the morphology of the PMOs was significantly dependent cri the molar ratio of two organosilica precursors.

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We initially report an electrochemical sensing platform based on molecularly imprinted polymers (MIPs) at functionalized Indium Tin Oxide Electrodes (ITO). In this research, aminopropyl-derivatized organosilane aminopropyltriethoxysilane (APTES), which plays the role of functional monomers for template recognition, was firstly self-assembled on an ITO electrode and then dopamine-imprinted sol was spin-coated on the modified surface. APTES which can interact with template dopamine (DA) through hydrogen bonds brought more binding sites located closely to the surface of the ITO electrode, thus made the prepared sensor more sensitive for DA detection. Potential scanning is presented to extract DA from the modified film, thus DA can rapidly and completely leach out. The affinity and selectivity of the resulting biomimetic sensor were characterized using cyclic voltammetry (CV). It exhibited an increased affinity for DA over that of structurally related molecules, the anodic current for DA oxidation depended on the concentration of DA in the linear range from 2 x 10(-6) M to 0.8 x 10(-3) M with a correlation coefficient of 0.9927.In contrast, DA-templated film prepared under identical conditions on a bare ITO showed obviously lower response toward dopamine in solution.

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Zirconocene catalyst was heterogenized inside an organosilane-modified montmorillonite (MMT) pretreated by calcination and acidization, for supported catalyst systems with well-spaced alpha-olefin polymerization active centers. The varied pretreatment and modification conditions of montmorillonite are efficient for supported zirconocene catalysts in control of polyethylene microstructures, in particular, molecular weight distribution. In contrast to other supported catalyst systems, Cp2ZrCl2/modified montmorillonite(MMT-7)-supported catalysts with a distinct interlayer structure catalyzed ethylene homopolymerization and copolymerization with I-octene activated by methylaluminoxane (MAO), resulting in polymers with a bimodal molecular weight distribution (MWD).

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Atomic force microscopy (AFM) and lateral force microscopy (LFM) were used simultaneously to analyze a model membrane bilayer structure consisting of a phospholipid outer monolayer deposited onto organosilane-derivatized mica surfaces, which were constructed by using painting and self-assembly methods. The phospholipid used as outer monolayer was dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC). The hydrocarbon-covered substrate that formed the inner half bilayer was composed of a self-assembly monolayer (SAM) of octadecyltrichloroorganosilane (OTS) on mica. SAMs of DMPC were formed by exposing hydrophobic mica to a solution of DMPC in decane/isobutanol and subsequently immersing into pure water. AFM images of samples immersed in solution for varying exposure times showed that before forming a complete monolayer the molecules aggregated into dense islands (2.2-2.6 nm high) on the surface. The islands had a compact and rounded morphology. LFM, coupled with topographic data obtained with the atomic force mode, had made possible the distinction between DMPC and OTS. The rate constant of DMPC growth was calculated. This is the first systematic study of the SAM formation of DMPC by AFM and LFM imaging. It reveals more direct information about the film morphology than previous studies with conventional surface analytical techniques such as infrared spectroscopy, X-ray, or fluorescence microscopy.

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Hierarchical SSZ-13 zeolites were synthesized by combining N,N,N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide (TMAdOH) as the structure-directing agent for chabazite formation with mono- and diquaternary ammonium-type and organosilane mesoporogens and extensively characterized for their structural, textural, and catalytic properties. Mesoporous SSZ-13 zeolites can be synthesized in one step by combining TMAdOH and the diquaternary ammonium-type surfactant C22-4-4Br2. The mesopore volume increases with the mesoporogen/SDA ratio. The hierarchical zeolites are highly crystalline and exhibit similar Brønsted acidity as SSZ-13. Hierarchical SSZ-13 zeolites display increased lifetime in packed-bed MTO experiments than conventional SSZ-13 at similar light olefins yield. The increased lifetime is due to better utilization of the micropore space. With increasing mesoporosity, the micropore space is used more efficiently, but also the rate of coke formation at the crystal periphery increases. Accordingly, the most stable zeolite is obtained at a relatively low C22-4-4Br2/SDA ratio. These zeolite catalysts can be regenerated without substantial loss of activity.

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O uso de polímeros naturais no âmbito da preparação de nanocompósitos não tem sido tão amplamente estudado quando comparado com os polímeros sintéticos. Assim, esta tese tem como objectivo estudar metodologias para a preparação de novos materiais nanocompósitos sob a forma de dispersões e filmes utilizando polissacarídeos como matriz. A tese está dividida em cinco capítulos sendo o último capítulo dedicado às conclusões gerais e a sugestões para trabalhos futuros. Inicialmente é apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre os principais temas colocando esta tese em contexto. Considerações sobre o uso de polímeros naturais e a sua combinação com a utilização de nanopartículas inorgânicas para a fabricação de novos bionanocomposites são descritas e os objectivos e outline da tese são também apresentados. No segundo capítulo, a preparação de partículas de sílica puras ou modificadas bem como a sua caracterização por FTIR, SEM, TEM, TGA, DLS (tamanho e potencial zeta) e medições de ângulo de contacto são discutidas. De modo a melhorar a compatibilidade da sílica com os polissacarídeos, as partículas SiO2 foram modificados com dois compostos do tipo organosilano: 3- metacril-oxipropil-trimetoxissilano (MPS) e 3-aminopropil-trimetoxissilano (APS). As partículas SiO2@MPS foram posteriormente encapsuladas com de poli(metacrilato de glicidilo) utilizando a técnica de polimerização em emulsão. A utilização dos nanocompósitos resultantes na preparação de dispersões de bionanocompósitos não foi bem sucedida e por esse motivo não os estudos não foram prosseguidos. O uso de SiO2@APS na preparação de dispersões bionanocomposite foi eficiente. No terceiro capítulo é apresentada uma revisão sobre dispersões bionanocompósitas e respectiva caracterização destacando aspectos fundamentais sobre reologia e microestrutura. Em seguida, é discutido o estudo sistemático realizado sobre o comportamento reológico de dispersões de SiO2 utilizando três polissacarídeos distintos no que concerne a carga e as características gelificantes: a goma de alfarroba (não iónica), o quitosano (catiónico) e a goma xantana (aniónica) cujas propriedades reológicas são amplamente conhecidas. Os estudos reológicos realizados sob diferentes condições demonstraram que a formação de géis frágeis e/ou bem estruturados depende do tamanho SiO2, da concentração, do pH e da força iónica. Estes estudos foram confirmados por análises microestruturais usando a microscopia electrónica a baixas temperaturas (Cryo-SEM). No quarto capítulo, são apresentados os estudos relativos à preparação e caracterização de filmes bionanocompósitos utilizando quitosano como matriz. Primeiramente é apresentada uma revisão sobre filmes de bionanocompósitos e os aspectos fundamentais das técnicas de caracterização utilizadas. A escolha do plasticizante e da sua concentração são discutidas com base nas propriedades de filmes de quitosano preparados. Em seguida, o efeito da concentração de sílica e dos métodos utilizados para a dispersar na matriz de polissacarídeo, bem como o efeito da modificação da superfície da sílica é avaliado. As características da superfície e as propriedades de barreira, mecânicas e térmicas são discutidas para cada conjunto de filmes preparados antes e após a sua neutralização. Os resultados obtidos mostraram que a dispersão das cargas no plasticizante e posterior adição à matriz polissacarídica resultaram apenas em pequenas melhorias já que o problema da agregação de sílica não foi ultrapassado. Por esse motivo foram preparados filmes com SiO2@APS os quais apresentaram propriedades melhores apesar da agregação das partículas não ter sido completamente impedida. Tal pode estar relacionado com o processo de secagem dos filmes. Finalmente, no capítulo 5, são apresentadas as principais conclusões obtidas e algumas sugestões para trabalho futuro.

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O presente trabalho teve como principal objectivo estudar a modificação química heterogénea controlada de fibras de celulose com diferentes reagentes de modo a alterar as suas propriedades de superfície, em especial em termos da criação de um carácter hidrofóbico e lipofóbico, preservando, sempre que possível, as suas propriedades mecânicas e, consequentemente, abrindo novas perspectivas de aplicação. O desenvolvimento do trabalho envolveu três abordagens principais, envolvendo, em cada caso, o estudo de diferentes condições reaccionais. Na primeira abordagem foram utilizados como reagentes de modificação compostos perfluorados, nomeadamente o anidrido trifluoroacético (TFAA), o cloreto de 2,3,4,5,6-pentafluorobenzoílo (PFBz) e o cloreto de 3,3,3- trifluoropropanoílo (TFP), para promover a acilação heterogénea da superfície das fibras. A segunda estratégia usada consistiu na preparação de híbridos de celulose do tipo orgânico-inorgânico classe-II, através da modificação das fibras de celulose com o (3-isocianatopropil)trietoxissilano (ICPTEOS), um reagente organossilano bifuncional. A ligação às fibras de celulose foi efectuada através das funções isocianato e, posteriormente, os grupos etoxissilano foram sujeitos a tratamentos de hidrólise ácida, como tal ou na presença de outros siloxanos, nomeadamente o tetraetoxissilano (TEOS) e o 1H,1H,2H,2Hperfluorodeciltrietoxissilano (PFDTEOS). Finalmente, a última abordagem foi baseada na modificação das fibras com triclorometilssilano (TCMS), através de uma reacção gás-sólido, que dispensou assim o uso de solventes orgânicos. A ocorrência de modificação química foi em cada caso confirmada por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier e Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR), Análise Elementar (EA) e determinação de ângulos de contacto. Adicionalmente, e dependendo de cada caso específico, diversas outras técnicas foram empregues na caracterização aprofundada dos materiais preparados, nomeadamente Ressonância Magnética Nuclear CPMAS no Estado Sólido (RMN), Espectroscopia de Difracção de Raios-X (XRD), Análise Termogravimétrica (TGA), Espectrometria de Massa de Iões Secundários com Análise de Tempo de Vôo (ToF-SIMS), Espectroscopia Fotoelectrónica de Raios-X (XPS) e Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM). Relativamente à acilação das fibras de celulose com reagentes perfluorados, o sucesso da reacção foi comprovado por FTIR-ATR, EA, XPS e ToF-SIMS. Neste contexto, obtiveram-se fibras modificadas possuindo graus de substituição (DS) compreendidos entre 0.006 e 0.39. Verificou-se por XRD que, em geral, mesmo para os valores de DS mais elevados, a cristalinidade das fibras não foi afectada, indicando que a modificação foi limitada às camadas mais superficiais das mesmas ou a regiões amorfas das suas camadas mais internas. Adicionalmente, observou-se por ToF-SIMS que a distribuição dos grupos perfluorados à superfície das fibras foi, de facto, bastante heterogénea. Todos os derivados de celulose perfluorados apresentaram elevada hidrofobicidade e lipofobicidade, tendo-se atingido ângulos de contacto com água e diiodometano de 126º e 104º, respectivamente. Um aspecto interessante relativo a estes materiais é que a elevada omnifobicidade foi observada mesmo para valores de DS muito reduzidos, não se mostrando significativamente afectada pelo aumento dos mesmos. Em consonância, verificou-se por XPS que a cobertura da superfície das fibras de celulose com grupos perfluorados aumentou apenas ligeiramente com o aumento do DS, apontando para a esterificação de camadas mais internas das fibras, associada, neste caso, predominantemente aos seus domínios amorfos. No que diz respeito à estabilidade hidrolítica destes derivados, obtiveram-se dois tipos distintos de comportamento. Por um lado, as fibras de celulose trifluoroacetiladas são facilmente hidrolisáveis em meio neutro, e, por outro, as fibras pentafluorobenzoiladas e trifluoropropanoiladas mostram-se bastante resistentes face a condições de hidrólise em meio neutro e ácido (pH 4), podendo, contudo, ser facilmente hidrolisadas em meio alcalino (pH 9 e 12, para derivados do PFBz e do TFP, respectivamente). Na segunda abordagem verificou-se a ocorrência de reacção por FTIR-ATR e EA. Em geral, a modificação química com ICPTEOS ocorre predominantemente nas zonas mais superficiais das fibras de celulose ou em regiões amorfas. Contudo, em condições reaccionais mais severas (maior quantidade de reagente e tempo de reacção), esta atingiu também regiões cristalinas, afectando, consequentemente, a estrutura cristalina das fibras, como verificado por XRD. Por RMN de 29Si observou-se que após reacção com o ICPTEOS já existiam indícios de alguma hidrólise dos grupos etoxissilano, e que a sua subsequente condensação parcial tinha levado à formação de uma película inorgânica em redor das fibras (verificado por SEM), constituída maioritariamente por estruturas lineares, com uma contribuição mais modesta de estruturas “diméricas” e outras mais ramificadas. Consequentemente, este revestimento inorgânico transformou as fibras de celulose em materiais híbridos com elevada hidrofobicidade (ângulos de contacto com água entre 103-129º). A hidrólise ácida dos restantes grupos etoxissilano, como tal ou na presença de TEOS, originou híbridos de celulose com elevada hidrofilicidade, sendo impossível medirem-se os ângulos de contacto com água dos produtos finais, devido à presença maioritária de grupos silanol (Si-OH) e ligações Si-O-Si à superfície, os quais contribuíram para o consequente aumento de energia de superfície. No entanto, quando a hidrólise foi realizada na presença de PFDTEOS, obtiveram-se materiais híbridos com elevada hidrofobicidade e lipofobicidade (ângulos de contacto com água e diiodometano de 140º e 134º, respectivamente), devido à combinação da presença de grupos perfluorados e micro- e nano-rugosidades na superfície das fibras de celulose, conforme confirmado por SEM. Finalmente, a última abordagem permitiu preparar materiais derivados de celulose altamente hidrofóbicos e lipofóbicos (ângulos de contacto com água e diiodometano de 136º e 109º, respectivamente) por um processo simples, envolvendo tempos de tratamento tão curtos como 0.5 min. Este comportamento omnifóbico foi gerado pelo efeito sinergético entre a diminuição de energia de superfície das fibras, devido à presença de grupos metilo dos resíduos de TCMS ligados a estas, e a condensação dos resíduos de TCMS na forma de micro- e nano-partículas inorgânicas, que levou à criação de um revestimento rugoso à superfície das fibras, conforme observado por RMN de 29Si e SEM, respectivamente. A pré-humidificação das fibras de celulose demonstrou desempenhar um importante papel de “acelerador” dos processos de hidrólise e condensação das moléculas de TCMS. Nestas condições, o tempo de tratamento foi um dos parâmetros mais relevantes, pois para tempos de tratamento muito curtos (0.5 min) os materiais resultantes não apresentaram quaisquer diferenças a nível de propriedades físico-químicas em relação ao substrato de partida (a humidade em excesso consumiu todo o TCMS antes que este conseguisse reagir com os grupos hidroxilo das fibras de celulose), possuindo, por exemplo, valores de ângulos de contacto com água idênticos. Para tempos de tratamento mais longos, como 30 min, os materiais finais apresentaram a maior quantidade de componentes inorgânicos, tal como verificado por EA e TGA. Assim, o controlo da humidade das fibras é imperativo para se poder moldar as propriedades finais dos produtos. Esta última abordagem é particularmente promissora uma vez que tem como base um sistema simples e “verde” que pode ser facilmente implementado. Em conclusão, este trabalho permitiu demonstrar que a modificação química heterogénea controlada das fibras de celulose representa uma iniciativa promissora para a preparação de novos materiais obtidos a partir de recursos renováveis, com propriedades interessantes e passíveis de ser potencialmente aplicados em diferentes áreas. Para além do mais, as estratégias de modificação estudadas podem também ser precursoras de novos estudos que possam vir a ser desenvolvidos dentro do mesmo âmbito.