Síntese sol-gel de biomateriais à base de água de fontes hidrotermais para otimização do comportamento celular e regeneração dos tecidos ósseos

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, 18 de Março de 2016, Universidade dos Açores.

Híbridos à base de anilina/sílica obtidos através do processo sol-gel: síntese, caracterização e propriedades

Neste trabalho inicialmente foi sintetizado o precursor organoalcoxisilano 3- anilinapropiltrimetoxisilano, APTMS, a partir da reação entre a anilina e o 3- cloropropiltrimetoxisilano, CPTMS, usando hidreto de sódio, NaH, como ativador de base. O precursor inorgânico tetraetilortosilicato, TEOS, foi polimerizado na presença do precursor orgânico, e catalisador. Durante a etapa de polimerização dos precursores alcóxidos, foram investigadas as influências da temperatura, do tipo e concentração do catalisador e da concentração de precursor orgânico adicionado nas propriedades finais dos híbridos anilinapropilsilica resultantes. Os materiais híbridos foram caracterizados através das técnicas: espectroscopia no infravermelho (FT-IR), técnica de espalhamento de Raios-x a baixos ângulos (SAXS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, análise elementar, espectroscopia de aniquilação de pósitrons (PALS), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de elétrons dispersos (EDS). A potencialidade de aplicação dos híbridos obtidos como materiais adsorventes na extração dos cátions Cu(II), Zn(II), Cd(II) e Co(II), em solução, foi investigada usando-se isotermas de adsorção pelo método batelada. Através das técnicas de caracterização foi possível observar que as propriedades morfológicas dos materiais como área superficial, distribuição do tamanho de poros, forma e tamanho das partículas, além da estabilidade e grau de incorporação orgânica podem ser controladas em maior ou menor grau, dependendo da variável usada durante a polimerização dos precursores alcóxidos. O material apresentou propriedades promissoras como adsorvente seletivo para o cobre.

Síntese e estudo de ortossilicatos de zinco luminescentes com aplicação da técnica sol-gel

Usually, the concepts of the Sol-Gel technique are not applied in experimental chemistry courses. This work presents a feasible experiment for chemistry instruction, which involves the synthesis of luminescent materials - Zn2SiO4, with and without Mn2+ as a dopant - by the Sol-Gel technique. The obtained materials were analyzed by scanning electron microscopy, X-Ray diffraction, IR spectroscopy and luminescence measures by UV-vis spectroscopy. The results allow the students to confirm the luminescent properties of the zinc orthosilicate luminophores as well as the structural features expected from literature data.

Síntese de membranas cerâmicas via método sol-gel utilizando TEOS e N,N-dimetilformamida

In this work we obtained microporous and mesoporous silica membranes by sol-gel processing. Tetraethylortosilicate (TEOS) was used as precursor. Nitric acid was used as catalyst. In order to study the affect of N,N-dimethylformamide (NDF) as drying additive, we used a molar ratio TEOS/NDF of 1/3. The performance of N,N-dimethylformamide was evaluated through monolithicity measurements. The structural evolutions occurring during the sol-gel transition and in the interconnected network of the membranes during thermal treatment were monitored by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analyses and nitrogen sorption. We noted that in the presence of N,N-dimethylformamide, polymerization goes through a temporary stabilization of oligomers. The Si-O(H) bonds are stronger and belong to a more cross-linked structure for the N,N-dimethylformamide containing sol. The membranes obtained in the presence of N,N-dimethylformamide have larger surface area and its pore structure is in the range of mesoporous. The membranes obtained without additive have pore structure in the range of microporous.

Alcóxidos como precursores na síntese de novos materiais através do processo sol-gel

An overview about the role of alkoxides in the most recent uses of the sol-gel process in the synthesis of new materials is presented. Special attention is focused on the uses of silicon, aluminum, zirconium and titanium alkoxides. This review shows that the alkoxides enable the synthesis of new matrices with controlled surface area, acidity and porosity, as well as some unusual properties. The property associated with the solubility of metal alkoxides opens enormous possibilities of combining them for the synthesis films of powders with a very large range of metal compositions.

Síntese e estudo de ortossilicatos de zinco luminescentes com aplicação da técnica sol-gel

Usually, the concepts of the Sol-Gel technique are not applied in experimental chemistry courses. This work presents a feasible experiment for chemistry instruction, which involves the synthesis of luminescent materials - Zn2SiO4, with and without Mn2+ as a dopant - by the Sol-Gel technique. The obtained materials were analyzed by scanning electron microscopy, X-Ray diffraction, IR spectroscopy and luminescence measures by UV-vis spectroscopy. The results allow the students to confirm the luminescent properties of the zinc orthosilicate luminophores as well as the structural features expected from literature data.

Síntese de hidroxiapatita pelo método sol-gel utilizando precursores alternativos: nitrato de cálcio e ácido fosfórico

A hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2, HA] foi sintetizada utilizando-se a rota sol-gel partindo-se de ácido fosfórico e nitrato de cálcio como precursores de cálcio e fósforo, respectivamente e como solvente utilizou-se o metanol na preparação do sol que posteriormente será utilizado na obtenção de recobrimentos de hidroxiapatita sobre substratos de ligas de titânio. O sol permaneceu estável e não ocorreu gelatinização em temperatura ambiente durante sete dias. O sol transformou-se em um gel branco somente após a remoção do solvente a 100ºC. O produto assim obtido foi calcinado em 300°C, 500°C e 700°C e caracterizou-se por DRX, FT-IR, MEV/EDS e TGA/DSC. As fases de HA sintetizada tornaram-se estáveis sem sub-produtos a 700°C. A difração de raios X mostrou que a estrutura apatita é aparente em 300°C. O tamanho do cristal e o teor de HA aumentaram com o aumento da temperatura de calcinação. A análise por MEV mostrou a presença de poros que são importantes para aplicações biomédicas, favorecendo a adesão entre o tecido ósseo neoformado e a apatita sintética, ou seja, osseointegração.

Síntese e caracterização textural do catalisador CeO2/TiO2 obtido via sol-gel: fotocatálise do composto modelo hidrogenoftalato de potássio

Este trabalho descreve um método de modificação do TiO2 obtido pelo processo sol-gel, através da adição de óxido de cério no momento da síntese. O material foi caracterizado por adsorção de N2 a 77K. A adição de CeO2 aumenta a área específica do catalisador em 135% e reduz o diâmetro de poros. A atividade catalítica desses materiais foi verificada frente à reação de foto-decomposição do hidrogenoftalato de potássio e comparada ao TiO2 comercial P25 da Degussa.

Síntese e caracterização textural do catalisador CeO2/TiO2 obtido via sol-gel: fotocatálise do composto modelo hidrogenoftalato de potássio

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

Síntese de hidroxiapatita pelo método sol-gel utilizando precursores alternativos: nitrato de cálcio e ácido fosfórico

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

Efeito fotocrômico em Ormosil's dopados com molibdênio preparados por síntese de Sol-Gel

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de filmes híbridos de SI/PMMA-DR1 por processo sol-gel e caracterização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de aluminas macro-mesoporosas pelo método sol-gel acompanhado de separação de fases

Pós-graduação em Química - IQ

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

Obtenção e controle da morfologia de aluminas sintetizadas por sol-gel

Este trabalho apresenta o estudo da obtenção de alumina (óxido de alumínio – Al2O3) pelo método sol-gel coloidal e a caracterização da morfologia dos produtos obtidos, associando-a a parâmetros processuais como pH, tipo de solvente empregado e condições de secagem. Utilizou-se como precursor cloreto de alumínio hexahidratado que, após reações de pectização, levou à formação de um gel viscoso com características amorfas. Este gel, após calcinação, deu origem a diferentes fases de alumina e, apresentou diferentes morfologias: pós, fibras ou corpos cerâmicos porosos, que variaram de acordo com os parâmetros processuais adotados. A fim de se avaliar o comportamento do gel frente às diferentes condições de pH, variou-se o pH do sistema utilizando-se ácido acético glacial para ajustes de pH na faixa ácida e, para o ajuste de pH na faixa básica, uma solução aquosa 30% de amônio. Ambos foram escolhidos para o ajuste de pH por não interferirem no processo de síntese da alumina e, por serem facilmente eliminados com tratamentos térmicos. Na etapa de pectização do gel, foram adicionados diferentes solventes, água, álcool ou uma mistura 1:1 de ambos, a fim de se avaliar a sua influência sob o tempo de secagem e distribuição de tamanho de partículas. O gel foi então seco de acordo com as seguintes metodologias de secagem: secagem do gel em estufa a 110°C por 12 horas, secagem do gel em ambiente aberto, com temperatura variando entre 25 e 30°C, pré-evaporação do solvente sob aquecimento (70 a 80°C) e agitação. Os produtos obtidos seguindo esta metodologia foram caracterizados quanto à distribuição granulométrica, análises térmicas (TGA e DTA), difração de raios X, área superficial, densidade real e morfologia (usando microscopia ótica e de varredura).