Síntese hidrotermal assistida por micro-ondas como metodologia sintética eficiente para obtenção da rede metalorgânica [ZN(BDC)(H2O)2]n

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Síntese hidrotermal de sodalita básica a partir de um rejeito de caulim termicamente ativado

Basic sodalite was successfully synthesized by hydrothermal method using kaolin waste as source of Aluminum and Silicon. This waste is mainly composed by kaolinite and is produced in large amount by kaolin processing industries for paper coating from the Amazon region. Initially, the waste has been calcined at 700 ºC for 2 h and then reacted with the following solutions: Na₂CO₃ and mixture of Na₂CO₃ + NaOH to 150 ºC with autogenous pressure for 24 h. The raw materials and transformed materials were characterized by XRD, FTIR and SEM. In both studied media, well-crystallized, basic sodalite was the only phase synthesized, while in the literature usually a mixture of zeolites is obtained.

Síntese e impregnação de peneiras moleculares Fe MCM-41 derivada de sílica da casca do arroz

The mesoporous molecular sieves of the MCM-41 and FeMCM-41 type are considered promissory as support for metals used as catalysts in oil-based materials refine processes and as adsorbents for environmental protection proposes. In this work MCM-41 and FeMCM41 were synthesized using rice husk ash - RHA as alternative to the conventional silica source. Hydrothermal synthesis was the method chosen to prepare the materials. Pre-defined synthesis parameters were 100°C for 168 hours, later the precursor was calcinated at 550°C for 2 hours under nitrogen and air flow. The sieves containing different proportions of iron were produced by two routes: introduction of iron salt direct synthesis; and a modification post synthesis consisting in iron salt 1 % and 5% impregnation in the material followed by thermal decomposition. The molecular sieves were characterized by X ray diffraction XRD, Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR, X ray fluorescence spectroscopy XFR, scanning electronic microscopy SEM, specific surface area using the BET method, Termogravimetry TG. The kinetic model of Flynn Wall was used with the aim of determining the apparent activation energy of the surfactant remove (CTMABr) in the MCM- 41 porous. The analysis made possible the morphology characterization, identifying the presence of hexagonal structure typical for mesoporous materials, as well as observation of the MCM41 and iron of characteristic bands.

Utilização de rejeitos de Caulins na Síntese de Zeólita A

Three studies were performed using tailings kaolin for the synthesis of zeolite A. The first synthesis of zeolite A was performed using a kaolin waste generated from the beneficiation of kaolin for paper production process was studied. The kaolin waste was thermally activated at a temperature range of 550-800°C. For comparison was performed a synthesis pattern of Zeolite A(procedure IZA). The prepared materials were characterized by 27Al MAS NMR, X-ray diffraction and scanning electron microscopy with microprobe rays. The pre-tramento proved to be the most appropriate and suitable temperatures are between 600 and 700°C. Observed the formation of zeolite A in all materials, reaching 52% crystallinity, and the presence of phase sodalite and amorphous material. The second study was the use of a highly reactive metakaolin originating from the Jari region in the synthesis of zeolite A by a new method of hydrothermal synthesis. The zeolite is obtained pure and highly crystalline employing the Jari kaolin calcined at 600 ° C for 2h when the transformation to metakaolin occurs. Get to zeolite phase A at 4pm. The best crystallization time was of 24 h afforded a crystallinity of 67.9%. The third study was the evaluation of the NaOH / metakaolin and crystallization time on the synthesis of zeolite NaA from a sample of kaolin waste, named Kaolin Coverage. The experiments were performed using statistical design (axial points) and rejoinder the center point. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning microscopic analysis and chemical analysis using an EPMA microprobe. The results showed that a relationship exists between the amount of NaOH added and the crystallization time. The experiment performed using the lowest ratio NaOH / metakaolin (0.5) and shorter (4 h) produced an amorphous material. The increase ratio of NaOH / metakaolin and crystallization time leads to formation of a more crystalline NaA phase, but the presence of phase with sodalite as impurities

Estudo das propriedades óticas e fotoluminescentes das nanopartículas do CeO2 modificadas com La pelo método hidrotermal assistido por microondas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Síntese e impregnação de peneiras moleculares Fe MCM-41 derivada de sílica da casca do arroz

The mesoporous molecular sieves of the MCM-41 and FeMCM-41 type are considered promissory as support for metals used as catalysts in oil-based materials refine processes and as adsorbents for environmental protection proposes. In this work MCM-41 and FeMCM41 were synthesized using rice husk ash - RHA as alternative to the conventional silica source. Hydrothermal synthesis was the method chosen to prepare the materials. Pre-defined synthesis parameters were 100°C for 168 hours, later the precursor was calcinated at 550°C for 2 hours under nitrogen and air flow. The sieves containing different proportions of iron were produced by two routes: introduction of iron salt direct synthesis; and a modification post synthesis consisting in iron salt 1 % and 5% impregnation in the material followed by thermal decomposition. The molecular sieves were characterized by X ray diffraction XRD, Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR, X ray fluorescence spectroscopy XFR, scanning electronic microscopy SEM, specific surface area using the BET method, Termogravimetry TG. The kinetic model of Flynn Wall was used with the aim of determining the apparent activation energy of the surfactant remove (CTMABr) in the MCM- 41 porous. The analysis made possible the morphology characterization, identifying the presence of hexagonal structure typical for mesoporous materials, as well as observation of the MCM41 and iron of characteristic bands.

Bottom up strategies for the morphology control of BaTiO3 particulates

As propriedades funcionais dos materiais ferroeléctricos tais como a polarização reversível, piroelectricidade, piezoelectricidade, elevada actividade óptica não linear e comportamento dieléctrico não linear são fundamentais para a sua aplicação em sensores, microactuadores, detectores de infravermelhos, filtros de fase de microondas e memórias não-voláteis. Nos últimos anos, motivado pelas necessidades industriais de redução do tamanho dos dispositivos microelectrónicos, aumentando a eficiência volumétrica, tem sido feito um grande esforço ao nível da investigação para desenvolver estruturas ferroeléctricas à escala micro- e nano- métrica. É sabido que a redução de tamanho em materiais ferroeléctricos afecta significamente as suas propriedades. Neste sentido e considerando que foi previsto teoreticamente por cálculos ab initio que estruturas do tipo nanocilindros e nanodiscos apresentariam um novo tipo de ordem ferroeléctrica e, na expectativa de alcançar conhecimento para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos microelectróncos, existe um grande interesse em desenvolver métodos de fabrico de nanoestruturas ferroeléctricas unidimensionais (1D) tais como nanocilindros e nanotubos. As estratégias de fabrico de nanoestruturas 1D até agora descritas na literatura indicam claramente as dificuldades inerentes à sua preparação. Existem duas grandes vias de síntese destas nanoestruturas: i) o método “topdown” que consiste na redução de tamanho de um dado material até à obtenção duma estrutura 1D; e ii) o método “bottom-up” em que átomos, iões e moléculas são agrupados para formar um material 1D. O método “top down” envolve em geral técnicas de desgaste, como o uso do feixe de electrões, que apesar de permitirem elevada precisão no posicionamento e no controlo do tamanho, falham em termos de resolução, exigem muito tempo e causam facilmente defeitos que deterioram as propriedades físicas destes materiais. Na metodologia “bottom up” a utilização de moléculas ou estruturas “molde” tem sido a mais explorada. As estructuras 1D podem também ser preparadas sem recorrer a “moldes”. Neste caso a agregação orientada é promovida pelo recurso a aditivos que controlam o crescimento dos cristais em direcções preferenciais. Neste contexto, neste trabalho utilizaram-se duas estratégias “bottom up” de baixo custo para a preparação de nanopartículas de titanato de bário (BaTiO3) com morfologia controlada: 1) síntese química (em solução e em fase vapor) com utilização de nanotubos de titanato TiNTs) como “moldes” e precursores de titânio 2) síntese química em solução com presença de aditivos. Os nanotubos de titanato de sódio foram preparados por síntese hidrotermal. Como existiam muitas dúvidas acerca da natureza estrutural e do mecanismo de formação dos NTs, a parte inicial do trabalho foi dedicada à realização de um estudo sistemático dos parâmetros intervenientes na síntese e à caracterização da sua estrutura e microestrutura. Foi demonstrado que os NTs têm a fórmula geral A2Ti2O5 (A = H+ or Na+), e não TiO2 (anátase) com defendido por vários autores na literatura, e podem ser preparados por método hidrotermal em meio fortemente alcalino usando como fonte de titânio TiO2 comercial na forma de anátase ou rútilo. A menor reactividade do rútilo exige temperaturas de síntese superiores ou tempos de reacção mais longos. A forma tubular resulta do tratamento hidrotermal e não de processos de lavagem e neutralização subsequentes. Se os NTs forem tratados após a síntese hidrotérmica em água a 200 ºC, transformam-se em nanocilindros. Uma das partes principais desta tese consistiu na investigação do papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3. O potencial funcionamento dos NTs como “moldes” para além de precursores foi testado em reacção com hidróxido de bário em síntese em solução e por reacção com um precursor orgânico de bário em fase vapor. Tendo por base os estudos cinéticos realizados, bem como as alterações estruturais e morfológicas das amostras, é possível concluir que a formação do BaTiO3 a partir de NTs de titanato de sódio, ocorre por dois mecanismos dependendo da temperatura e tempo de reacção. Assim, a baixa temperatura e curto tempo de reacção verifica-se que se formam partículas dendríticas de BaTiO3 cuja superfície é bastante irregular (“wild”) e que apresentam estrutura pseudo-cúbica. Estas partículas formam-se por reacção topotáctica na fronteira dos nanotubos de titanato de sódio. A temperaturas mais altas e/ou reacções mais longas, a reacção é controlada por um mecanismo de dissolução e precipitação com formação de dendrites de BaTiO3 tetragonais com superfície mais regular (“seaweed”). A microscopia de força piezoeléctrica mostrou que as dendrites “seaweeds“ possuem actividade piezoeléctrica superior à das dendrites “wild”, o que confirma o papel desempenhado pela estrutura e pela concentração de defeitos na rede na coerência e ordem ferroeléctrica de nanoestruturas. Os nossos resultados confirmam que os NTs de titanato não actuam facilmente como “moldes” na síntese em solução de BaTiO3 já que a velocidade de dissolução dos NTs em condições alcalinas é superior à velocidade de formação do BaTiO3. Assumindo que a velocidade de reacção dos NTs com o precursor de bário é superior em fase vapor, efectuou-se a deposição de um precursor orgânico de bário por deposição química de vapor sobre um filme de NTs de titnato de sódio depositados por deposição electroforética. Estudou-se a estabilidade dos NTs nas diferentes condições do reactor. Quando os NTs são tratados a temperaturas superiores a 700 ºC, ocorre a transformação dos NTs em nanocilindros de anatase por um mecanismo de agregação orientada. Quando se faz a deposição do precursor de bário, seguida de calcinação a 700 ºC em atmosfera oxidante de O2, verifica-se que a superficie dos NTs fica coberta com nanocristais de BaTiO3 independentemente da concentração de bário. O papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em fase vapor é assim descrito pela primeira vez. Em relação à metodologias de crescimento de partículas na ausência de “moldes” mas com aditivos fez-se um estudo sistemático utilizando 5 aditivos de natureza differente. As diferenças entre aditivos foram sistematizadas tendo em conta as diferenças estruturais e morfológicas verificadas. Está provado que os aditivos podem funcionar como modificadores de crescimento cristalino por alteração do seu padrão de crescimento ou por alteração da cinética de crescimento das faces cristalográficas do cristal. Entre os aditivos testados verificou-se que o ácido poliacrilíco adsorve em faces específicas do BaTiO3 alterando a cinética de crescimento e induzindo a agregação orientada das partículas. O polivinilpirrolidona, o docecilsulfato de sódio e hidroxipropilmetilcelulose actuam mais como inibidores de crescimento do que como modificadores do tipo de crescimento. A D-frutose aumenta a energia de activação da etapa de nucleação não ocorrendo formação de BaTiO3 para as mesmas condições dos outros aditivos. Esta tese clarifica o papel dos NTs de titanato de sódio enquanto precursores e “moldes” no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em solução e em fase vapor. É feita também a abordagem do controlo morfológico do BaTiO3 através do uso de aditivos. As estratégias de preparação de BaTiO3 propostas são de baixo custo, reprodutíveis e fáceis de efectuar. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão da relação tamanho – morfologia – propriedade em materiais ferroeléctricos nanométricos com vista à sua potencial aplicação.

Síntese citrato-hidrotermal e caracterização eletroquímica de LSCF para aplicação como catodo em célula a combustível de temperatura intermediária

The lanthanum strontium cobalt iron oxide (La1-xSrxCo1-yFeyO3 LSCF) is the most commonly used material for application as cathode in Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs), mainly due to their high mixed ionic electronic conductivity between 600 and 800ºC. In this study, LSCF powders with different compositions were synthesized via a combination between citrate and hydrothermal methods. As-prepared powders were calcined from 700 to 900°C and then characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal analyses, particle size analyses, nitrogen adsorption (BET) and scanning electronic microscopy. Films of composition La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3 (LSCF6428), powders calcined at 900°C, were screen-printed on gadolinium doped ceria (CGO) substrates and sintered between 1150 and 1200°C. The effects of level of sintering on the microstructure and electrochemical performance of electrodes were evaluated by scanning electronic microscopy and impedance spectroscopy. Area specific resistance (ASR) exhibited strong relation with the microstructure of the electrodes. The best electrochemical performance (0.18 ohm.cm2 at 800°C) was obtained for the cathode sintered at 1200°C for 2 h. The electrochemical activity can be further improved through surface activation by impregnation with PrOx, in this case the electrode area specific resistance decreases to values as low as 0.12 ohm.cm2 (800°C), 0.17 ohm.cm2 (750°C) and 0.31 ohm.cm2 (700°C). The results indicate that the citrate-hydrothermal method is suitable for the attainment of LSCF particulates with potential application as cathode component in intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs)

Síntese, processamento em hidrotermal convencional/microondas e propriedades fotoluminescentes dos pós de BaW 'O IND. 4'

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Síntese de nanoestruturas de ZnO por redução carbotérmica e hidrotermal, assistido por micro-ondas: caracterização como sensor

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Síntese de nanocatalisador cerâmico a base de SnO2 pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas aplicado a reação de transesterificação do óleo de babaçu

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização de pigmentos nanométricos encapsulados pelos métodos dos precursores poliméricos, hidrotermal de microondas e co-precipitação associado à química sol-gel convencional

The demand for materials with high consistency obtained at relatively low temperatures has been leveraging the search for chemical processes substituents of the conventional ceramic method. This paper aims to obtain nanosized pigments encapsulated (core-shell) the basis of TiO2 doped with transition metals (Fe, Co, Ni, Al) through three (3) methods of synthesis: polymeric precursors (Pechini); hydrothermal microwave, and co-precipitation associated with the sol-gel chemistry. The study was motivated by the simplicity, speed and low power consumption characteristic of these methods. Systems costs are affordable because they allow achieving good control of microstructure, combined with high purity, controlled stoichiometric phases and allowing to obtain particles of nanometer size. The physical, chemical, morphological, structural and optical properties of the materials obtained were analyzed using different techniques for materials characterization. The powder pigments were tested in discoloration and degradation using a photoreactor through the solution of Remazol yellow dye gold (NNI), such as filtration, resulting in a separation of solution and the filter pigments available for further UV-Vis measurements . Different calcination temperatures taken after obtaining the post, the different methods were: 400 º C and 1000 º C. Using a fixed concentration of 10% (Fe, Al, Ni, Co) mass relative to the mass of titanium technologically and economically enabling the study. By transmission electron microscopy (TEM) technique was possible to analyze and confirm the structural formation nanosized particles of encapsulated pigment, TiO2 having the diameter of 20 nm to 100 nm, and thickness of coated layer of Fe, Ni and Co between 2 nm and 10 nm. The method of synthesis more efficient has been studied in the work co-precipitation associated with sol-gel chemistry, in which the best results were achieved without the need for the obtainment of powders the calcination process

Influência do método de síntese e caracterização de pós compósitos de NiO- Ce1-xEuxO2-δ para anodos catalíticos de células a combustível

Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electricity. Due to the development of new materials, fuel cells are emerging as generating clean energy generator. Among the types of fuel cells, categorized according to the electrode type, the solid oxide fuel cells (SOFC) stand out due to be the only device entirely made of solid particles. Beyond that, their operation temperature is relatively high (between 500 and 1000 °C), allowing them to operate with high efficiency. Another aspect that promotes the use of SOFC over other cells is their ability to operate with different fuels. The CeO2 based materials doped with rare earth (TR+3) may be used as alternatives to traditional NiO-YSZ anodes as they have higher ionic conductivity and smaller ohmic losses compared to YSZ, and can operate at lower temperatures (500-800°C). In the composition of the anode, the concentration of NiO, acting as a catalyst in YSZ provides high electrical conductivity and high electrochemical activity of reactions, providing internal reform in the cell. In this work compounds of NiO - Ce1-xEuxO2-δ (x = 0.1, 0.2 and 0.3) were synthesized from polymeric precursor, Pechini, method of combustion and also by microwave-assisted hydrothermal method. The materials were characterized by the techniques of TG, TPR, XRD and FEG-SEM. The refinement of data obtained by X-ray diffraction showed that all powders of NiO - Cex-1EuxO2-δ crystallized in a cubic phase with fluorite structure, and also the presence of Ni. Through the characterizations can be proved that all routes of preparation used were effective for producing ceramics with characteristics suitable for application as SOFC anodes, but the microwave-assisted hydrothermal method showed a significant reduction in the average grain size and improved control of the compositions of the phases

Síntese e caracterização de nanopartículas e filmes finos de óxidos semicondutores

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo das propriedades microestruturais e ópticas do BaMoO4 processado em hidrotermal assistido por microondas

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC