Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • MAYCON BRUNO BARBOSA VIEIRA
  • DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES CARBONÁCEOS COM FERRO OBTIDOS A PARTIR DA BORRA DE CAFÉ PARA A DEGRADAÇÃO DE CORANTES ORGÂNICOS VIA PROCESSO SONO-FENTON

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROOSEVELT DELANO DE SOUSA BEZERRA
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • Data: 19/02/2024

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  • O tratamento de águas residuais tem se mostrado um desafio crítico nos últimos anos. Em vista disso, o aprimoramento no desenvolvimento de catalisadores carbonáceos obtidos a partir de biomassa tem se apresentando como uma solução limpa e eficaz, sobretudo, para o aumento da eficiência de processos oxidativos avançados (POAs), como o processo sono-fenton. Desse modo, este estudo teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de catalisadores carbonáceos modificado com cloreto de ferro em diferentes temperaturas de pirolise (300°C, 525°C e 750°C), nomeados de CGFeP300, CGFe-P525 e CGFe-P750, respectivamente. Esses materiais foram produzidos a partir da pirólise da borra de café pré-tratada com uma solução de FeCl3·6H2O, afim de obter um material eficiente para degradação de corantes orgânicos. As características físicas e químicas das microestruturas desses materiais foram investigadas por DRX, FTIR, MEV-EDS e TGA. Os padrões de Raio-X para os catalisadores tratados a temperaturas mais altas apresentaram alta correspondência com os padrões reportado para Fe2O3. As análises de FTIR revelaram que mesmo em diferentes ambientes térmicos, as bandas correspondentes aos grupos funcionais do precursor mantiveram-se largamente inalterados. A morfologia e a presença de ferro foram confirmadas por MEV/EDS em todos os catalisadores, com destaque para a carga de 18,5% em CGFe-P300, essencial na catálise da reação de Fenton. A análise termogravimétrica mostrou uma maior estabilidade térmica dos catalisadores tratados a temperaturas mais elevadas, sugerindo uma melhor resistência à degradação térmica. A eficácia desses materiais no tratamento de águas residuais foi realizada por testes de eficiências catalíticas controlados, com o CGFeP300 apresentando a maior redução na concentração dos corantes utilizados como poluentes modelos após 45 minutos de irradiação ultrassónica (azul de metileno ≅ 95%; alaranjado de metila ≅ 97%), sem grandes perdas de eficiência com a variação dos parâmetros operacionais.


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  • The treatment of wastewater has proven to be a critical challenge in recent years. In light of this, the refinement in the development of carbonaceous catalysts obtained from biomass has emerged as a clean and effective solution, particularly for enhancing the efficiency of advanced oxidative processes (AOPs), such as the sono-Fenton process. Therefore, this study aimed to develop and characterize carbonaceous catalysts modified with iron chloride at different pyrolysis temperatures (300°C, 525°C, and 750°C), named CGFe-P300, CGFe-P525, and CGFe-P750, respectively. These materials were produced through the pyrolysis of pre-treated coffee grounds with an FeCl3·6H2O solution to obtain an efficient material for the degradation of organic dyes. The physical and chemical characteristics of the microstructures of these materials were investigated using XRD, FTIR, SEM-EDS, and TGA. X-ray diffraction patterns for the catalysts treated at higher temperatures showed high correspondence with patterns reported for Fe2O3. FTIR analyses revealed that even in different thermal environments, the bands corresponding to the functional groups of the precursor remained largely unchanged. The morphology and presence of iron were confirmed by SEM/EDS in all catalysts, with a notable 18.5% loading in CGFe-P300, essential in catalyzing the Fenton reaction. Thermogravimetric analysis showed greater thermal stability in catalysts treated at higher temperatures, suggesting better resistance to thermal degradation. The effectiveness of these materials in wastewater treatment was evaluated through controlled catalytic efficiency tests, with CGFe-P300 exhibiting the highest reduction in the concentration of model pollutants after 45 minutes of ultrasonic irradiation (methylene blue ≅ 95%; methyl orange ≅ 97%), with minimal efficiency loss under varying operational parameters.

2
  • JOHANNY DARK LIMA DE SOUSA
  • FABRICAÇÃO DE BASTÕES DE ZnO UTILIZANDO A TÉCNICA DE DEPOSIÇÃO POR BANHO QUÍMICO (CBD)

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GILVANIA LUCIA DA SILVA VILELA
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • Data: 19/02/2024

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  • O presente trabalho visa obter nanobastões de óxido de zinco (ZnO) sobre substrato de silício utilizando a técnica de deposição por banho químico (CBD). Essas nanoestruturas têm atraído grande atenção nos últimos anos tornando-se cada vez mais importantes devido a sua interdisciplinaridade nos vários campos de pesquisa e por conduzirem a obtenção de novos materiais com melhores propriedades físicas e químicas. O ZnO pode ser sinterizado em distintas morfologias. Através do uso de diferentes técnicas e variando os parâmetros de temperatura e concentração dos precursores, pode-se ter controle da morfologia que será obtida. As nanoestruturas que eram almejadas e foram obtidas eram os nanobastões, na forma de wurtzita hexagonal, de ZnO. Os mesmos foram produzidos pelo método CBD, na superfície do substrato de silício, que passou por um processo de limpeza RCA para que ocorresse a remoção de todos os contaminantes existentes na superfície desse material, e caracterizados em distintos equipamentos. Sua estrutura hexagonal e morfologia foram observadas a partir da análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), bem como estimados os tamanhos de alguns desses bastões. Na análise de difratometria de raios X (DRX) as amostras apresentaram espectros e padrões correspondentes ao material de ZnO, com picos agudos e estreitos que indicam uma boa cristalinidade do material. Outra caracterização que comprovou a qualidades dos nanobastões foi o espectro Raman, que apresentou sinais e bandas características dessas nanoestruturas. Os resultados indicaram êxito na produção de nanobastões de ZnO por meio da técnica CBD apresentando bons aspectos para aplicações em diversas áreas.


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  • The present work aims to obtain zinc oxide (ZnO) nanorods on a silicon substrate using the chemical bath deposition (CBD) technique. These nanostructures have attracted great attention in recent years, becoming increasingly important due to their interdisciplinarity in various fields of research and because they lead to the obtaining of new materials with better physical and chemical properties. ZnO can be sintered in different morphologies. Through the use of different techniques and varying the temperature and concentration parameters of the precursors, it is possible to control the morphology that will be obtained. The nanostructures that were desired and were obtained were nanorods, in the form of hexagonal wurtzite, of ZnO. They were produced using the CBD method, on the surface of the silicon substrate, which went through an RCA cleaning process to remove all contaminants on the surface of this material, and characterized on different equipment. Its hexagonal structure and morphology were observed through scanning electron microscopy (SEM) analysis, as well as the sizes of some of these rods were estimated. In the X-ray diffractometry (XRD) analysis, the samples presented spectra and patterns corresponding to the ZnO material, with sharp and narrow peaks that indicate good crystallinity of the material. Another characterization that proved the qualities of the nanorods was the Raman spectrum, which showed signs and bands characteristic of these nanostructures. The results indicated success in the production of ZnO nanorods using the CBD technique, presenting good aspects for applications in several areas. 

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  • CAMILA NUNES CARNEIRO
  • APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DE CAMARÃO NA PRODUÇÃO DE CELULOSE BACTERIANA

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ETELINO JOSÉ MONTEIRO VERA CRUZ FEIJÓ DE MELO
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • Data: 27/02/2024

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  • O crescimento expressivo da carcinicultura em países tropicais, em desenvolvimento, trouxe desafios na gestão de resíduos e subprodutos. Os resíduos de camarão são fontes valiosas de fonte de carbono e outras biomoléculas, destacando-se a astaxantina com propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Os antioxidantes são aditivos importantes para inibir as reações químicas oxidativas, e possuem valores importantes para a indústria de alimentos, pois são substâncias essenciais para garantir a qualidade dos alimentos. Já as propriedades antimicrobianas atuam para inibir ou retardar o crescimento de microrganismos, levando a maior tempo de conservação dos produtos alimentícios. Quando esses aditivos são inseridos nas formulações de embalagens e ao interagir com os alimentos, têm a função de agir como ativos, promovendo a embalagem a propriedade ativa antioxidante e antimicrobiana. Por essa razão, o objetivo desse trabalho consistiu em fabricar filmes de celulose bacteriana (CB) empregando farinha de resíduo de camarão da espécie Litopenaeus vannamei in situ como substrato para desenvolver embalagens ativas biodegradáveis. Para produzir a CB, a bactéria Gluconacetobacter hansenii foi cultivada em um meio salino puro e com adição do resíduo nas concentrações de 5 g/L, 10 g/L e 20 g/L; e através da glicose nas mesmas concentrações, comparando com o meio HS padrão. Foram analisadas a Capacidade de Retenção de Água (CRA), a porosidade, a Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), a atividade antimicrobiana e a atividade antioxidante. O meio salino apresentou um melhor rendimento. As partículas de carga do resíduo apresentaram se distribuídas de maneira uniforme sobre o filme e verificou uma baixa porosidade do material. Foi constatada, também, uma maior estabilidade térmica do meio salino. Comprovou-se a atividade antimicrobiana e antioxidante, além das bandas características de carotenóides no FTIR. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a adição do resíduo de camarão é um antioxidante natural e apresenta potencial para o desenvolvimento de embalagens ativas.


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  • The significant growth of shrimp farming in tropical and developing countries has brought about challenges in waste and byproduct management. Shrimp waste is a valuable source of carbon and other biomolecules, with astaxanthin standing out due to its antioxidant and antimicrobial properties. Antioxidants play a crucial role in inhibiting oxidative chemical reactions and hold significant value for the food industry as essential substances to ensure food quality. On the other hand, antimicrobial properties work to inhibit or delay the growth of microorganisms, extending the shelf life of food products. When these additives are incorporated into packaging formulations and interact with the food, they function as active agents, providing the packaging with antioxidant and antimicrobial properties. For this reason, the objective of this work was to manufacture bacterial cellulose (BC) films using shrimp waste flour from the Litopenaeus vannamei species in situ as a substrate to develop biodegradable active packaging. To produce BC, the bacterium Gluconacetobacter hansenii was cultured in a pure saline medium with the addition of waste at concentrations of 5 g/L, 10 g/L, and 20 g/L, as well as through glucose at the same concentrations, compared to the standard HS medium. The study involved analyzing Water Retention Capacity (WRC), porosity, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), antimicrobial activity, and antioxidant activity. The saline medium demonstrated better yield. The waste particle load exhibited a uniform distribution on the film, and the material showed low porosity. Additionally, higher thermal stability of the saline medium was observed. Antimicrobial and antioxidant activities were confirmed, along with characteristic carotenoid bands in FTIR. Based on the results obtained, it is concluded that the addition of shrimp waste is a natural antioxidant and has the potential for the development of active packaging.

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  • GABRIELA DA COSTA CARVALHO
  • DESIGN DE REDES METALORGÂNICAS À BASE DE LANTANÍDEOS ATRAVÉS DE ABLAÇÃO A LASER EM AMBIENTE LÍQUIDO

  • Orientador : WALTER MENDES DE AZEVEDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • OHANNA MARIA MENEZES MADEIRO DA COSTA
  • WALTER MENDES DE AZEVEDO
  • Data: 28/02/2024

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  • Redes metal-orgânicas (MOFs) são materiais híbridos que apresentam alto potencial de aplicação em diversas áreas de pesquisa. É possível obter estes materiais por diferentes rotas sintéticas, que de certo modo influenciam diretamente suas propriedades, tais como porosidade, cristalinidade e estrutura. Em geral, estas metodologias são bem estabelecidas, contudo, apresentam desvantagens, como longos tempos de síntese, necessidade de fornecimento de alta energia e/ou geração de subprodutos. Dessa forma a técnica não convencional de síntese por ablação a laser em meio líquido (ALAL) é vista como uma metodologia promissora para obtenção de materiais nanoestruturados, visto que este é um processo quimicamente limpo e rápido. Dentre os diferentes tipos de MOFs, destacam-se as redes metal-orgânicas luminescentes, compostas por componentes fotoativos, como os íons lantanídeos (Ln3+). Outro material promissor é o nióbio, um metal de grande disponibilidade em solo brasileiro, que apresenta características de alta estabilidade e ótimas propriedades de supercondutividade a baixas temperaturas. Portanto, este trabalho tem como objetivo a preparação e caracterização de MOFs de nióbio, de térbio e de európio com ligantes carboxilados a partir da ALAL com pulso ultracurto. Assim, foram obtidas redes de coordenação a partir dos ligantes ácidos 1,3,5-benzenotricarboxílico (H3BTC) e benzenohexacarboxílico (H6Mell) e os óxidos de térbio (Tb2O3) e európio (Eu2O3), com a mistura de solventes DMF:H2O, através da técnica de síntese por ablação a laser em meio líquido (ALAL). Estes produtos foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X de pó, espectroscopia FTIR, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoluminescência. Os produtos obtidos nas sínteses do Eu2O3 com o ligante BTC apresentaram boa correspondência com as MOFs relatadas na literatura; já com o ligante Mell, foi obtida uma rede de coordenação com estrutura morfológica inédita. Na síntese com Tb2O3, obteve-se no processo com o BTC um material misto do óxido de térbio com traços de MOF-76 e para o Mell observou-se a coordenação do metal com o ligante. Por fim, não foram obtidos produtos a partir da ablação do óxido de nióbio, possivelmente devido a presença de oxigênio no meio que reagiu com o Nb do meio, favorecendo a formação óxido impedindo a formação das redes. Os resultados das sínteses, bem como suas caracterizações, permitem concluir que a ALAL é uma rota sintética promissora, que realizando os ajustes corretos nos parâmetros do laser possibilita a obtenção de matérias nanoestruturados.


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  • Metal-organic networks (MOFs) are hybrid materials that have high potential for application in several areas of research. It is possible to obtain these materials through different synthetic routes, which in a way directly influence their properties, such as porosity, crystallinity and structure. In general, these methodologies are well established, however, they have disadvantages, such as long synthesis times, the need to supply high energy and/or generation of byproducts. Therefore, the unconventional technique of laser ablation synthesis in liquid media (ALAL) is seen as a promising methodology for obtaining nanostructured materials, as this is a chemically clean and fast process. Among the different types of MOFs, luminescent metalorganic networks stand out, composed of photoactive components, such as lanthanide ions (Ln3+). Another promising material is niobium, a metal that is widely available in Brazilian soil, which has high stability characteristics and excellent superconductivity properties at low temperatures. Therefore, this work aims to prepare and characterize niobium, terbium and europium MOFs with carboxylated ligands using ultrashort pulse ALAL. Thus, coordination networks were obtained from the ligands 1,3,5-benzenetricarboxylic acid (H3BTC) and benzenehexacarboxylic acid (H6Mell) and the oxides of terbium (Tb2O3) and europium (Eu2O3), with the solvent mixture DMF:H2O, through the liquid laser ablation synthesis technique (ALAL). These products were characterized by powder X-ray diffraction, FTIR spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and photoluminescence spectroscopy. The products obtained in the syntheses of Eu2O3 with the BTC ligand showed good correspondence with the MOFs reported in the literature; With the Mell ligand, a coordination network with an unprecedented morphological structure was obtained. In the synthesis with Tb2O3, a mixed material of terbium oxide with traces of MOF-76 was obtained in the process with BTC and for Mell the coordination of the metal with the ligand was observed. Finally, no products were obtained from the ablation of niobium oxide, possibly due to the presence of oxygen in the medium that reacted with the Nb in the medium, favoring the formation of oxide, preventing the formation of networks. The results of the syntheses, as well as their characterizations, allow us to conclude that ALAL is a promising synthetic route, which by making the correct adjustments to the laser parameters makes it possible to obtain nanostructured materials.

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  • ANDRESA DE FREITAS SILVA
  • PRODUÇÃO DE CALDA DE INJEÇÃO COM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO POR QUITOSANA: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL E ANÁLISE MICROESTRUTURAL

  • Orientador : PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANALICE FRANCA LIMA AMORIM
  • OLAVO DHYAN DE FARIAS CARDOZO
  • PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • Data: 05/03/2024

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  • A quitosana é um biopolímero derivado da desacetilação da quitina, a qual é o componente mais abundante nas carapaças (exoesqueletos) de camarões, caranguejos e outros crustáceos, podendo também ser obtida a partir de insetos, fungos, bactérias e leveduras. A quitosana é o segundo polissacarídeo natural mais abundante na Terra, depois da celulose. O presente trabalho, aborda a utilização de quitosana na substituição parcial do cimento Portland, em calda destinada à injeção. Todos os ensaios foram conduzidos de acordo com a normatização técnica vigente. Dessa forma, este trabalho analisa a influência da quitosana na resistência mecânica à compressão axial e na microestrutura da calda cimentícia de injeção. Para tanto, foi estabelecido o percentual de substituição de quitosana em 0,1%, com base na literatura e em resultados preliminares do nosso grupo. Foi determinado o traço das amostras preparadas, e na sequência, foram produzidas as caldas. Os corpos de prova foram montados em seguida. Com as caldas ainda não endurecidas, foram realizados os ensaios de fluidez e de vida útil. Depois, com os corpos de prova endurecidos, foram realizados: ensaio de resistência à compressão axial e análises microestruturais (FRX; MEV/EDS; DRX e FTIR). Os resultados obtidos demonstraram que a quitosana, na concentração relativa utilizada, é capaz de substituir parcialmente o cimento em caldas de injeção, sem prejuízo da resistência mecânica à compressão e obedecendo aos requisitos das normas técnicas em vigor. Assim, a substituição parcial do cimento por quitosana, em caldas de injeção, mesmo em baixa proporção, desponta como uma alternativa promissora no desenvolvimento de materiais de construção sustentáveis.


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  • Chitosan is a biopolymer derived from the deacetylation of chitin, which is the most abundant component in the shells (exoskeletons) of shrimps, crabs, and other crustaceans. It can also be obtained from insects, fungi, bacteria, and yeast. Chitosan is the second most abundant natural polysaccharide on Earth, after cellulose. This study addresses the use of chitosan in partially replacing Portland cement in injection mortar. All tests were conducted in accordance with current technical standards. Thus, this work analyzes the influence of chitosan on the compressive strength and microstructure of the injection mortar. To do so, a chitosan replacement percentage of 0.1% was established based on literature and preliminary results from our group. The mixture for the prepared samples was determined, and then the mortars were produced. The specimens were assembled next. With the mortars still unset, flow and working life tests were performed. Subsequently, with the hardened specimens, axial compressive strength tests and microstructural analyses (XRF; SEM/EDS; XRD; and FTIR) were carried out. The obtained results demonstrated that chitosan, at the relative concentration used, is capable of partially replacing cement in injection mortars without compromising the compressive strength and complying with current technical standards. Thus, the partial replacement of cement with chitosan in injection mortars, even in low proportions, emerges as a promising alternative in the development of sustainable construction materials.

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  • MATHEUS RODRIGUES DA SILVA BARBOSA
  • ESTUDO TÉRMICO E FÍSICO-QUÍMICO DO POLÍMERO POLICAPROLACTONA(PCL) SOB A INFLUÊNCIA DO ÓLEO VEGETAL DE LICURI (SYAGRUS CORONATA) IN NATURA

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNA RAFFAELA DE MATOS COSTA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 27/03/2024

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  • O aumento na acumulação de resíduos plásticos em aterros sanitários, corpos d'águaeáreas insulares, resultando na contaminação da vida selvagem e vegetação, temimpulsionado uma extensa investigação sobre materiais biodegradáveis comosubstitutos dos tradicionais derivados sintéticos do petróleo. Os polímeros biodegradáveis, destaca-se a PCL (Poli (ɛ-caprolactona)), surgem como alternativas promissoras em constante pesquisa, visando rivalizar com os polímeros à base depetróleo no futuro próximo. No presente estudo, a PCL, um poliéster alifáticosintético derivado da polimerização da caprolactona, foi explorada quanto às suas propriedades térmicas e físico-químicas sob a influência do óleo de Licuri in natura. Amistura interna dos materiais foi submetida a análises abrangentes, incluindo Pseudo- Avrami, Análise Termogravimétrica (TGA), Infravermelho Médio comTransformadade Fourier (FTIR), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e MicroscopiaEletrônica de Varredura (MEV). Os resultados, obtidos através de análises comoAnálise dos Componentes Principais (PCA) e o programa Fityk, revelaramumahomogeneidade notável na morfologia do polímero e seus aditivos. Alémdisso, as propriedades térmicas, em particular as temperaturas de degradação máxima, exibiram uma notável similaridade entre o polímero e seus aditivos. Assim, sugere-seque essas análises sejam consideradas como ferramentas eficazes na caracterizaçãodemateriais relacionados às propriedades do polímero, proporcionando umacompreensão mais profunda e uma aplicação eficiente dos mesmos emprocessos futuros.


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  • The increase in the accumulation of plastic waste in landfills, water bodies and islandareas, resulting in the contamination of wildlife and vegetation, has driven extensiveresearch into biodegradable materials as replacements for traditional syntheticpetroleum derivatives. Biodegradable polymers, notably PCL (Poly (ɛ-caprolactone)), emerge as promising alternatives under constant research, aiming to rival petroleum- based polymers in the near future. In the present study, PCL, a synthetic aliphaticpolyester derived from the polymerization of caprolactone, was explored for its thermal and physicochemical properties under the influence of in natura Licuri oil. The internal mixture of materials was subjected to comprehensive analyses, includingPseudo-Avrami, Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier TransformMidInfrared (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Scanning ElectronMicroscopy (SEM). The results, obtained through analyzes such as Principal Component Analysis (PCA) and the Fityk program, revealed a notable homogeneityin the morphology of the polymer and its additives. Furthermore, the thermal properties, in particular the maximum degradation temperatures, exhibitedaremarkable similarity between the polymer and its additives. Therefore, it is suggestedthat these analyzes be considered as effective tools in the characterization of materials related to polymer properties, providing a deeper understanding and eficienteapplication of them in future processes.

Teses
1
  • DANILO GLEIBSON BERNARDO DA SILVA
  • SÍNTESE DE CRISTAIS LÍQUIDOS A BASE DE BISPERILENIMIDAS E SUA APLICAÇÃO NA OBTENÇÃO DE PARÂMETROS ANISOTRÓPICOS EM RMN

  • Orientador : FERNANDO HALLWASS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA MAGDALENA CID FERNÁNDEZ
  • FERNANDO HALLWASS
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • RODOLFO HIDEKI VICENTE NISHIMURA
  • RUBENS RODRIGUES TELES
  • Data: 10/01/2024

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  • O presente trabalho tem como objetivo a preparação de novos cristais líquidos liotrópicos, e o estudo de sua aplicação à espectroscopia de RMN como meios orientadores quirais para soluções aquosas. Foram sintetizadas duas bisimidas mesogênicas quirais e uma aquiral derivadas da conjugação do dianidrido perilenotetracarboxílico (BPI) com os aminoácidos: L-valina (BPI-LVal), L-leucina (BPI-LLeu) e Glicina (BPI-Gli) com rendimentos de 78%, 75% e 82%, respectivamente. Os compostos foram caracterizados por RMN de 1 H e de 13C. O estudo da influência da concentração e da temperatura na formação da fase nemática foi estudado por espectroscopia de RMN de 2H. As melhores condições para a uso dos mesógenos como meio orientador corresponderam a solução 0,5M a 23oC para a BPI-LVal, 0,3M a 27oC para a BPI-LLeu, e 0,2M a 25oC para a BPI-Gli. Para avaliação da eficiência das fases nemáticas como meios orientadores para as medidas dos acoplamentos dipolares residuais (RDCs) e anisotropias do deslocamento químico residuais (RCSAs) foram utilizadas as moléculas teste de sacarose e 5-norbornen- 2-ol. Os mesógenos BPI-LVal e BPI-Gli mostraram ser os meios de alinhamento mais eficientes para aplicação em RMN. O meio de alinhamento formado por BPI-LVal apresentou a vantagem de possibilitar a aquisição dos parâmetros isotrópicos e anisotrópicos na mesma temperatura. O composto BPI-LLeu formou a fase nemática, e mostrou-se eficiente para determinar a conformação da molécula de sacarose. O composto BPI-Gli formou a fase nemática com menor concentração do mesógeno facilitando a medida dos valores de RDCs e RCSAs, pois os sinais apresentaram-se mais estreitos.


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  • The present work aims to prepare new lyotropic liquid crystals, and to study their application to NMR spectroscopy as chiral alignment media for aqueous solutions. Two chiral and one achiral mesogenic bisimides derived from the conjugation of dianhydrideperylenetetracarboxylic acid (BPI) with the amino acids: L-valine (BPI-LVal), L-leucine (BPI-LLeu) and Glycine (BPI-Gly) were synthesized with yields of 78% , 75% and 82%, respectively. The compounds were characterized by 1 H and 13C NMR. The study of the concentration and temperature influence on the formation of the nematic phase was studied by 2H NMR spectroscopy. The best conditions for using these mesogens as alignment media corresponded to 0.5M solution at 23oC for BPI-LVal, 0.3M at 27oC for BPI-LLeu, and 0.2M at 25oC for BPI-Gli. To evaluate the efficiency of the nematic phases as alignment media for measuring residual dipolar couplings (RDCs) and residual chemical shift anisotropies (RCSAs) two test molecules were used: sucrose and 5-norbornen-2-ol. The mesogens BPI-LVal and BPI-Gli showed to be the most efficient alignment media for NMR applications. The alignment medium formed by BPI-LVal had the advantage of enabling the acquisition of isotropic and anisotropic parameters at the same temperature. The BPI- LLeu compound formed the nematic phase, and indicated to be efficient in determining the conformation of the sucrose molecule. The BPI-Gli compound formed the nematic phase with a lower concentration of mesogen, facilitating the measurement of RDCs and RCSAs values, providing narrower signals.

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  • FERNANDA VIEIRA AMORIM
  • DESENVOLVIMENTO DE BIOCOMPÓSITOS DE POLI(BUTILENO-ADIPATO-CO-TEREFTALATO)/ÓLEO DE MAMONA COM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS PARA EMBALAGENS ALIMENTÍCIAS
  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • FELIPE PEDRO DA COSTA GOMES
  • MICHELLE FÉLIX DE ANDRADE
  • Data: 06/02/2024

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  • Resumo em Português: A poluição ocasionada pelo descarte incorreto de polímeros é a responsável por grandes impactos ambientais, devido a degradação desses polímeros de fontes não renováveis ser bastante lenta. Uma alternativa para minimizar esse impacto no meio ambiente é a utilização de polímeros biodegradáveis, como Poli(butileno-adipato-co-tereftalato) (PBAT) com inserção de óleos e resíduos vegetais para promover boas propriedades mecânicas como também alta biodegradabilidade no ambiente e boa processabilidade especialmente para filmes, propriedades que produz um biocompósito apropriado para produção de embalagens. Assim, neste estudo foram desenvolvidos biocompósitos de matriz biodegradável (PBAT) com óleo de mamona (OM), resíduos com/sem tratamento químico de bagaço de malte (BM) ou palha de milho (PM). Os resíduos que passaram por tratamento químico foram submetidos ao tratamento alcalino de 2, 4 e 6% em autoclave, há 121°C e 1 atm, por 10, 20 e 30 min. Posteriormente os biocompósitos foram processados, contendo carga de 5, 10 e 15% de resíduos, in natura e tratado, com 5% de OM, em uma mini-extrusora e caracterizados por Espectroscopia por Infravermelho (FTIR), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Termogravimetria (TG). O tratamento alcalino no resíduo se mostrou mais eficiente na remoção da hemicelulose e lignina presente. Outro resultado relevante diz respeito a estabilidade térmica da matriz de PBAT durante o processamento que possa estar atribuída a inserção das fibras. Os resíduos nos biocompósitos de PBAT melhoraram o processo biodegradativo acelerando o processo de degradação em solo simulado chegando a completa biodegradação em 6 meses do PBAT+BM+OM condizente com as imagens morfológicas indicando cavidades, erosão e rugosidade na superfície dos filmes onde essas alterações físicas indicam à biodegradação. Assim mostra a eficiência de nosso sistema de biodegradação desenvolvido.


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  • Pollution caused by incorrect disposal of polymers is responsible for major environmental impacts, as the degradation of these polymers from non-renewable sources is quite slow. An alternative to minimize this impact on the environment is the use of biodegradable polymers, such as Poly(butylene-adipate-co-terephthalate) (PBAT) with the insertion of oils and vegetable residues, thus presenting good mechanical properties as well as high biodegradability in the environment and good processability especially for films, properties that produce a biocomposite suitable for packaging production. Thus, in this study, biodegradable matrix biocomposites (PBAT) were developed with castor oil (OM), residues with/without chemical treatment of malt bagasse (BM) or corn stover (PM). The waste that underwent chemical treatment was subjected to alkaline treatment of 2, 4 and 6% in an autoclave, at 121°C and 1 atm, for 10, 20 and 30 min. Subsequently, the biocomposites were processed, containing a load of 5, 10 and 15% of waste, in natura and treated with 5% OM, in a mini-extruder and characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction ( XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetry (TG). The alkaline treatment of the residue proved to be more efficient in removing the hemicellulose and lignin present. Another relevant result concerns the thermal stability of the PBAT matrix during processing, which may be attributed to the insertion of fibers. The residues in PBAT biocomposites improved the biodegradation process, accelerating the degradation process in simulated soil, reaching complete biodegradation in 6 months of PBAT+BM+OM, consistent with morphological images indicating cavities, ersion and roughness on the surface of the films where these physical changes indicate biodegradation. This shows the efficiency of our developed biodegradation system.

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  • PEDRO HENRIQUE PESSOA
  • FABRICAÇÃO DE NANOESTRUTURAS ALONGADAS DE GRANADA DE ÍTRIO E FERRO (Y3Fe5O12) EM MEMBRANAS POROSAS DE ALUMINA ATRAVÉS DE METODOLOGIA DE DEPOSIÇÃO DE BAIXO CUSTO

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • FREDERICO DUARTE DE MENEZES
  • RAMÓN RAUDEL PEÑA GARCIA
  • MOHAMMAD REZA DOUSTI
  • Data: 29/02/2024

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  • A granada de ferro-ítrio (Y 3 Fe 5 O 12 ), também conhecida por YIG, tem atraído bastante atenção devido a sua facilidade de magnetização, alta resistividade elétrica e baixa largura de linha de ressonância ferromagnética, tornando-o assim um excelente material para a fabricação de dispositivos de armazenamento magnético-ótico e de micro-ondas. Na literatura poucos estudos vêm sendo realizados utilizando-se nanofios de YIG, logo temos como proposta deste trabalho a deposição de nanofios de YIG em membranas porosas de alumina pelo método sol-gel, um método relativamente barato e prático, por meio de um processo de síntese constituído de materiais de baixo custo. Assim, nanoestruturas alongadas de YIG foram produzidas através de um sol composto de reagentes metálicos precursores, depositadas em membrana porosa de alumina e submetidas a tratamento térmico em forno elétrico a 900 º C por 2h. Nanopartículas de YIG também foram produzidas sob as mesmas condições para efeitos comparativos. Os resultados obtidos através de medidas de difração de raios-X e espectroscopia Raman confirmaram a composição química do YIG e a presença de uma fase secundária de óxido de ítrio de ferro YFeO 3 , relativa a um dos componentes precursores formadores da granada. Análises de composição elementar através de espectroscopia por energia dispersiva (EDS) confirmaram proporções adequadas dos elementos constituintes da granada. Através de imagens de microscopia eletrônica de varredura foi possível observar a formação de nanoestruturas alongadas no interior dos poros, de até 5 µm de comprimento. As amostras foram submetidas a análise magnética por VSM, apresentando efeito ferromagnético, com campos coercitivo e remanentes de 21 Oe e 0,03 emu/g, respectivamente. Por meio de medidas de ressonância ferromagnética foi possível observar baixa anisotropia nas amostras, assim como estimar o tamanho de diferentes grupos de nanoestruturas alongadas formadas no interior dos poros, por meio de ajustes realizados na equação de Kittel. Ensaios de blindagem magnética na banda X permitiram observar uma baixa blindagem média efetiva, sugerindo estudos futuros sobre o comportamento da blindagem em faixas eletromagnéticas mais baixas.


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  • Yttrium iron garnet (Y 3 Fe 5 O 12 ), also known as YIG, has attracted a lot of attention due to its ease of magnetization, high electrical resistivity and low ferromagnetic resonance linewidth, thus making it an excellent material for the manufacture of magnetic-optical and microwave storage devices. In the literature, few studies have been carried out using YIG nanowires, so the proposal of this work is the deposition of YIG nanowires on porous alumina membranes using the sol-gel method, a relatively cheap and practical method, through a process of synthesis consisting of low-cost materials. Thus, elongated YIG nanostructures were produced using a sol composed of precursor metallic reagents, deposited on a porous alumina membrane and subjected to heat treatment in an electric oven at 900 ºC for 2h. YIG nanoparticles were also produced under the same conditions for comparative purposes. The results obtained through X-ray diffraction and Raman spectroscopy measurements confirmed the chemical composition of YIG and the presence of a secondary phase of yttrium iron oxide YFeO 3 , related to one of the garnet-forming precursor components. Elemental composition analyzes through energy dispersive spectroscopy (EDS) confirmed appropriate proportions of the constituent elements of the grenade. Using scanning electron microscopy images, it was possible to observe the formation of elongated nanostructures inside the pores, up to 5 µm in length. The samples were subjected to magnetic analysis by VSM, showing a ferromagnetic effect, with coercive and remanent fields of 21 Oe and 0.03 emu/g, respectively. Through ferromagnetic resonance measurements, it was possible to observe low anisotropy in the samples, as well as estimate the size of different groups of elongated nanostructures formed inside the pores, through adjustments made to Kittel's equation. Magnetic shielding tests in the X band allowed observing a low average effective shielding, suggesting future studies on shielding behavior at lower electromagnetic ranges.

4
  • DIEGO BERNABE ORTIZ SILVA
  • FABRICAÇÃO POR LITOGRAFIA E SIMULAÇÃO MICROMAGNÉTICA DE ARRANJOS ELIPSÓIDES DE PERMALLOY

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • RAMÓN RAUDEL PEÑA GARCIA
  • YUSET GUERRA DAVILA
  • Data: 15/04/2024

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  • As propriedades de arranjos de objetos ganharam muita atenção da comunidade científica devido a aplicações e a problemas acadêmicos ainda sem solução. Um arranjo pode ser estudado magneticamente utilizando técnicas de microscopia. Também podem ser aplicadas aproximações numéricas para se obter previsões teóricas com a solução das equações do micromagnetismo. Especialmente quando se trata de arranjos extensos, cujos objetos apresentam interações, surgem dúvidas quanto aos efeitos da energia dipolar de interação entre objetos e as condições de contorno a serem aplicadas na hora de resolver o problema. Quando tratados objetos micrométricos, diversas configurações da magnetização podem surgir dentro dos elementos que formam o arranjo. Neste trabalho apresentamos a fabricação de arranjos de discos e elipsóides dispostos em ordenamento quadrado. As respostas obtidas em medidas de magnetização com diferentes direções do campo externo permitem estudar como cada arranjo se comporta. As medidas foram realizadas aplicando campo magnético externo no plano do arranjo bidimensional e mudando a orientação do mesmo em relação às direções principais. Os objetos aqui obtidos foram fabricados com escrita óptica utilizando o sistema DWL66 e deposição por sputtering de Permalloy. A deposição de material magneticamente mole facilita no fato de desconsiderar efeitos de anisotropia magnetocristalina. As medidas magnéticas foram realizadas utilizando magnetometria de amostra vibrante (MAV) as quais revelam comportamento ferromagnético mole na temperatura ambiente de acordo com as simulações. A caracterização morfológica das amostras foi feita por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para as simulações micro magnéticas usamos o código Object Oriented Micromagnetism Framework (OOMMF) para estudar o processo da magnetização dos objectos. O código se baseia na equação de Landau-Lifshitz-Gilbert para simular a configuração dos momentos magnéticos e calcular a energia de magnetização das microestruturas. Os resultados são comparados com os dados obtidos experimentalmente. Os campos coercivos tem um erro de apenas 2%, possivelmente devido a condições de temperatura. Os diagramas da magnetização mostram a presença de múltiplos mecanismos de magnetização neste sistema.


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  • The properties of object arrays have gained a lot of attention from the scientific community due to applications and still unsolved academic problems. An array can be studied magnetically using microscopy techniques. Numerical approximations can also be applied to obtain theoretical predictions with the solution of the micromagnetism equations. Especially when it comes to extensive arrays, whose objects present interactions, doubts arise as to the effects of the dipole energy of interaction between objects and the boundary conditions to be applied when solving the problem. When dealing with micrometric objects, different magnetization configurations can arise within the elements that form the array. In this work we present the fabrication of arrays of disks and ellipsoids arranged in square order. The responses obtained in magnetization measurements with different directions of the external field allow studying how each arrangement behaves. The measurements were carried out by applying an external magnetic field in the plane of the two-dimensional array and changing its orientation in relation to the main directions. The objects obtained here were manufactured with optical writing using the DWL66 system and Permalloy sputtering deposition. The deposition of magnetically soft material facilitates the fact of disregarding effects of magnetocrystalline anisotropy. Magnetic measurements were performed using vibrating sample magnetometry (MAV) which reveal soft ferromagnetic behavior at room temperature according to the simulations. The morphological characterization of the samples was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). For the micromagnetic simulations we use the Object Oriented Micromagnetism Framework (OOMMF) code to study the magnetization process of objects. The code is based on the Landau-Lifshitz-Gilbert equation to simulate the configuration of the magnetic moments and calculate the magnetization energy of the microstructures. The results are compared with data obtained experimentally. Coercive fields have an error of only 2%, possibly due to temperature conditions. The magnetization diagrams show the presence of multiple magnetization mechanisms in this system.

2023
Dissertações
1
  • JOYCE SILVA
  • MEMBRANAS ELETROFIADAS DE POLIACRILONITRILA RECOBERTAS COM POLIPIRROL PARA REMOÇÃO DE GLIFOSATO

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CELSO PINTO DE MELO
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • CARLOS THIAGO CANDIDO CUNHA
  • Data: 17/01/2023

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  • O crescimento populacional e o consequente aumento da demanda por alimentos ocasionaram uma demanda por novas técnicas agrícolas, dentre elas a utilização de agrotóxicos. Em suas diversas formulações, o glifosato é o agrotóxico mais usado mundialmente, apesar dos riscos que oferece à saúde humana e animal e ao meio ambiente. Dentre as tecnologias usadas para a remoção dessas substâncias, a adsorção surge como uma alternativa eficiente e de baixo custo. O objetivo do presente trabalho foi o de preparar membranas de poliacrilonitrila (PAN) recobertas com o polímero condutor polipirrol (PPi), através de uma polimerização química in situ, que se mostrassem eficientes na remoção do agrotóxico glifosato disperso em um meio aquoso. Essas membranas foram caracterizadas através das técnicas de MEV, FTIR, UV-vis, medidas do ponto de carga zero e do ângulo de contato, e ensaio mecânico de tração. Em seguida, foram realizados estudos dos mecanismos de adsorção, pela colocação das membranas, em sistemas individuais, em um meio aquoso contendo glifosato. Com isso, foram analisadas as isotermas de adsorção, e realizados os estudos cinético e termodinâmico correspondentes. Os melhores resultados de remoção foram obtidos para o pH 4,0, quando uma capacidade de adsorção (qe) de aproximadamente 47 mg/g foi alcançada, com o equilíbrio do processo sendo alcançado em 90 minutos. O processo de adsorção se ajustou melhor aos modelos de isoterma de Langmuir e de pseudo-segunda-ordem, o que indica ser ele controlado pelo mecanismo de quimissorção, ou adsorção em monocamada, e é favorecido com a diminuição da temperatura. Os resultados obtidos sugerem que a membrana compósita PAN/PPi é um eficiente agente ativo a ser usado em protocolos para a remoção do glifosato.


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  • O crescimento populacional e o consequente aumento da demanda por alimentos ocasionaram uma demanda por novas técnicas agrícolas, dentre elas a utilização de agrotóxicos. Em suas diversas formulações, o glifosato é o agrotóxico mais usado mundialmente, apesar dos riscos que oferece à saúde humana e animal e ao meio ambiente. Dentre as tecnologias usadas para a remoção dessas substâncias, a adsorção surge como uma alternativa eficiente e de baixo custo. O objetivo do presente trabalho foi o de preparar membranas de poliacrilonitrila (PAN) recobertas com o polímero condutor polipirrol (PPi), através de uma polimerização química in situ, que se mostrassem eficientes na remoção do agrotóxico glifosato disperso em um meio aquoso. Essas membranas foram caracterizadas através das técnicas de MEV, FTIR, UV-vis, medidas do ponto de carga zero e do ângulo de contato, e ensaio mecânico de tração. Em seguida, foram realizados estudos dos mecanismos de adsorção, pela colocação das membranas, em sistemas individuais, em um meio aquoso contendo glifosato. Com isso, foram analisadas as isotermas de adsorção, e realizados os estudos cinético e termodinâmico correspondentes. Os melhores resultados de remoção foram obtidos para o pH 4,0, quando uma capacidade de adsorção (qe) de aproximadamente 47 mg/g foi alcançada, com o equilíbrio do processo sendo alcançado em 90 minutos. O processo de adsorção se ajustou melhor aos modelos de isoterma de Langmuir e de pseudo-segunda-ordem, o que indica ser ele controlado pelo mecanismo de quimissorção, ou adsorção em monocamada, e é favorecido com a diminuição da temperatura. Os resultados obtidos sugerem que a membrana compósita PAN/PPi é um eficiente agente ativo a ser usado em protocolos para a remoção do glifosato.

2
  • LILLYANE RAISSA BARBOSA DA SILVA
  • DESENVOLVIMENTO DE NANOCATALISADORES SUSTENTÁVEIS BASEADOS EM NANOPARTÍCULAS DE PRATA PARA QUÍMICA ORGÂNICA

  • Orientador : MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • LAIS ARAUJO SOUZA
  • Data: 31/01/2023

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  • Os materiais têm sido desenvolvidos e utilizados com características específicas que atendem às necessidades da moderna e complexa sociedade. Entre os tipos de materiais temos, os nanomateriais que estão dentro dos materiais avançados. Entre estes materiais, um grupo que se tem destacado pela sua ampla gama de aplicações são as nanopartículas metálicas, como as nanopartículas de prata (AgNPs). As AgNPs possuem excelentes características, que são responsáveis pelas propriedades ópticas, eletrônicas, e antibacterianas. As AgNPs apresentam-se também como nanocatalisadores eficientes, apresentando eficiência em diversas reações, como na redução catalítica de poluentes orgânicos. Assim, esse trabalho teve como objetivo principal sintetizar nanocatalisadores metálicos baseados em nanopartículas de prata em água, e avaliar a sua atividade catalítica na degradação do 4-nitrofenol (4-NF). As AgNPs foram preparadas no formato esférico, através do método de redução química usando borohidreto de sódio. Como estabilizantes foram utilizados os polímeros: poli 4-estireno sulfonato, álcool polivinílico, polifosfato de sódio, alginato de sódio; e ligantes menores: ácido ascórbico, anidrido succínico, glicina, tirosina e citrato de sódio. As AgNPs foram caracterizadas por espectroscopia Uv-Vis, espalhamento dinâmico de luz, potencial Zeta e ICP-OES. Os resultados obtidos indicam a formação de nanopartículas de prata com morfologia esférica, com estabilidade coloidal e boa distribuição de tamanho. A redução catalítica do 4-NF em 4-aminofenol na presença de nanocatalisadores de prata foi estudada por espectroscopia UV-Vis, na presença de borohidreto de sódio. Os estudos catalíticos foram realizados utilizando diferentes volumes das AgNPs (0,5,0,25 e 0,1 µL), e a análise foi feita no tempo 0, 5, 15 e 30 min. Observou-se uma degradação completa do 4-NF em menos de 30 minutos com todos os catalisadores, e que essa eficiência catalítica é dependente da quantidade de AgNP utilizada. Assim, as AgNPs aqui estudadas apresentam potencial para serem utilizadas como nanocatalisadores na degradação de poluentes orgânicos.


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  • Materials have been developed and used with specific characteristics that meet the needs of a modern and complex society. Among the types of materials, we have nanomaterials that are within the advanced materials. Among these materials, a group that stands out for its wide range of applications is metallic nanoparticles, such as silver nanoparticles (AgNPs). AgNPs have excellent characteristics, which are responsible for optical, electronic, and antibacterial properties. AgNPs are also efficient nanocatalysts, showing efficiency in several reactions, such as the catalytic reduction of organic pollutants. Thus, this work had as its main objective the synthesis of metallic nanocatalysts based on silver nanoparticles in water, and to evaluate their catalytic activity in the degradation of 4-nitrophenol (4-NF). The AgNPs were prepared in spherical format, through the chemical reduction method using sodium borohydride. As stabilizers, we used polymers: poly 4-styrene sulfonate, polyvinyl alcohol, sodium polyphosphate, and sodium alginate; and minor ligands: ascorbic acid, succinic anhydride, glycine, tyrosine, and sodium citrate. AgNPs were characterized by UV-Vis spectroscopy, dynamic light scattering, Zeta potential, and ICP-OES. The obtained results indicate the formation of silver nanoparticles with spherical morphology, colloidal stability, and good size distribution. The catalytic reduction of 4-NF to 4-aminophenol in the presence of silver nanocatalysts was studied by UV-Vis spectroscopy, in the presence of sodium borohydride. The catalytic studies were performed using different volumes of AgNPs (0.5, 0.25, and 0.1 µL), and the analysis was performed at 0, 5, 15, and 30 min. Complete degradation of 4-NF was observed in less than 30 minutes with all catalysts, and this catalytic efficiency is dependent on the amount of AgNP used. Thus, the AgNPs studied here have the potential to be used as nanocatalysts in the degradation of organic pollutants.

3
  • LUCAS RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • SÍNTESE DE NANOCATALISADORES DE PALÁDIO SUPORTADOS EM DERIVADOS DO GRAFENO PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO VIA DECOMPOSIÇÃO DO ÁCIDO FÓRMICO

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • Data: 14/02/2023

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  • O hidrogênio é considerado por muitos o vetor energético do futuro, capaz de desempenhar um papel de grande importância na descarbonização da matriz energética mundial. Entretanto, seu uso ainda é limitado devido a indisponibilidade de tecnologias de armazenamento mais eficazes e seguras comparadas as comercialmente disponíveis. Dentre as novas tecnologias de armazenamento e transporte de hidrogênio em desenvolvimento, o uso de líquidos orgânicos como containers moleculares de hidrogênio ganhou destaque nos últimos anos. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de nanocatalizadores a base de paládio suportado em derivados de grafeno e seu emprego na reação de desidrogenação do ácido fórmico (AF) para a produção de hidrogênio. Assim, o óxido de grafeno foi previamente preparado a partir do método de Hummers modificado, seguido da funcionalização com arginina (GO-ARG) e (3- aminopropil)trietoxisilano (GOAPTES). Estas amostras foram usadas como suportes para nanopartículas de paládio originando três sistemas catalíticos, Pd/rGO, Pd/ARG-rGO, Pd/APTESrGO, que foram caracterizados por DRX, FTIR, MEV e EDS. Os resultados confirmaram a obtenção do óxido de grafeno e o sucesso da funcionalização com arginina e APTES, indicando também que a funcionalização proporcionou uma melhor dispersão e controle do tamanho das nanopartículas de paládio posteriormente depositadas nestes suportes. Além disso, de acordo com os dados obtidos por cromatografia gasosa, os dois catalisadores modificados são 100% seletivos e inibiram completamente a formação de CO. Em contraste, o catalisador Pd/rGO apresentou um maior tamanho de nanopartícula metálica, o que afetou significativamente o desempenho deste sistema. Assim, dentre os três sistemas avaliados, o catalisador modificado com arginina apresentou o melhor resultado, produzindo um total de 78 mL de gás em 45°C (60 minutos de reação), com valor de energia de ativação aparente de 19,93 Kj.mol-1 e taxa de produção de hidrogênio equivalente a 65 mL.H2.min-1 .g-1 . Em testes de reciclagem, o catalisador apresentou atividade até o 4° ciclo reacional.


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  • Hydrogen is considered by many to be the energy vector of the future, capable of playing a significant role in the decarbonization of the world's energy matrix. However, its use still needs to be improved due to the unavailability of more effective and secure storage technologies than commercially available ones. Among the new hydrogen storage and transport technologies under development, organic liquids as molecular hydrogen containers have gained prominence in recent years. In this context, this work aims to develop nanocatalysts based on palladium supported by graphene derivatives and their use in the formic acid (FA) dehydrogenation reaction for hydrogen production. Thus, graphene oxide was previously prepared using the modified Hummers method, followed by functionalization with arginine (GO-ARG) and (3- aminopropyl)triethoxysilane (GO-APTES). These samples were used as supports for palladium nanoparticles originating three catalytic systems, Pd/rGO, Pd/ARG-rGO, and Pd/APTES-rGO, characterized by XRD, FTIR, SEM, and EDS. The results confirmed the obtainment of graphene oxide and the success of the functionalization with arginine and APTES, also indicating that the functionalization provided a better dispersion and control of the size of the palladium nanoparticles later deposited on these supports. Furthermore, according to the data obtained by gas chromatography, the two modified catalysts are 100% selective and completely inhibited the formation of CO. In contrast, the Pd/rGO catalyst showed a larger metallic nanoparticle size, which significantly affected the performance of this system. Thus, among the three evaluated systems, the catalyst modified with arginine presented the best result, producing a total of 78 mL of gas at 45°C (60 minutes of reaction), with an apparent activation energy value of 19.93 Kj.mol-1 and hydrogen production rate equivalent to 65 mL.H2.min-1 .g-1 . In recycling tests, the catalyst showed activity up to the fourth reaction cycle.

4
  • ERILENE GRANGEIRO TELES RIBEIRO
  • Síntese e caracterização de sulfatos tri e tetra básico de chumbo e aplicação em acumuladores chumbo-ácido

  • Orientador : ANDRE GALEMBECK
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDO JOSE GORGATTI ZARBIN
  • ANDRE GALEMBECK
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • Data: 27/02/2023

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  • As baterias chumbo-ácido têm sido utilizadas há mais de um século em diversas aplicações. A longevidade da tecnologia se explica por diversos fatores, entre eles, a confiabilidade, segurança, reciclabilidade e custo relativamente baixo. No entanto, um dos maiores problemas é a baixa densidade de energia, relacionado, parte à elevada densidade dos componentes (Pb) e parte ao baixo aproveitamento efetivo do material ativo. Outro problema diz respeito ao ciclo de vida, ao menos parcialmente relacionado à degradação do eletrodo positivo, que ocorre tanto pela corrosão do coletor de corrente, como por desagregação do material ativo positivo. Neste sentido, melhorar o aproveitamento do material ativo e buscar estratégias de dificultar a desagregação do material ativo positivo, podem se traduzir em aumento de eficiência quanto aos dois aspectos mencionados. O uso de aditivos na produção da pasta positiva, tais como sementes de 3BS e 4BS, pode melhorar a durabilidade e aumento do aproveitamento do material ativo. Estes são os aspectos abordados no presente trabalho: a síntese de 3BS e 4BS e posterior aplicação como aditivo na produção da pasta a ser utilizada como eletrodo positivo de protótipos de acumuladores chumbo-ácido. A síntese dos aditivos foi conseguida a partir da mistura de óxido de chumbo produzido industrialmente, com quantidades adequadas de H2SO4, em meio aquoso, em temperaturas de até 100oC. As placas positivas contendo os aditivos foram utilizadas na confecção de protótipos 2 V e os resultados mostraram um aumento no aproveitamento do material ativo, em torno de 3% melhor que pode ser explicado, ao menos em parte, pela alteração da porosidade da placa. Aparentemente modesto, esse aumento pode resultar em diminuição de utilização de matéria-prima para a produção das placas positivas, que em valores podem chegar a casa de alguns milhões de reais por ano. 


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  • Lead-acid batteries have been used since more than a century in many applications. The longevity of the technology is explained by several factors, including reliability, safety, recyclability and relatively low cost. However, one of the biggest problems is the low energy density, related, partly to the high density of the components (Pb) and partly to the low effective use of the active material. Another problem is related to cycle life, partially related to the degradation of the positive electrode, which occurs both, by corrosion of the current collector and by disaggregation, or shedding of the positive active material. In this sense, improving the use of active material and searching for strategies to hinder the shedding of positive active material turns into increase in efficiency, considering the two aspects mentioned above. The use of additives in the production of positive paste, such as 3BS and 4BS seeds,can improve the durability and increase the effective use of the active material. These are the aspects studied in the present work: the synthesis of 3BS and 4BS and subsequent application as additives in paste preparation, and then the use as the positive electrode of prototypes of lead-acid cells. The synthesisof the additives was achieved by mixing industrially lead oxide with adequate amounts of H2SO4, in aqueous medium, at temperatures up to 100oC. The positive plates containing the additives were used in the manufacture of 2 V prototypes and the results showed an increase in the use of the active material, around 3%, which can be explained, at least in part, by the change in the porosity of the plate. Apparently modest, this improvement may result in a decrease in the use of raw material to produce positive plates, which can reach more than a million reais per year. The reduction of costs is an attribute always welcomed by the industry and justifies the efforts involved in the investigation. 

5
  • AMANDA CAROLINE DE OLIVEIRA DINIZ
  • PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE CELULOSE BACTERIANA EM MEIO CONTENDO SUCO DO FRUTO DO MANDACARU (Cereus jamacaru)

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • JOSÉ FRANCIELSON QUEIROZ PEREIRA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 28/02/2023

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  • A celulose bacteriana (CB) é um biopolímero promissor para substituição de materiais de origem fóssil devido à sua alta pureza, biocompatibilidade, biodegradabilidade, alta elasticidade, resistência mecânica, alta área de superfície específica e porosidade. No entanto, os custos de produção e a inatividade biológica ainda são desafios para produção em escala industrial. Portanto, investigou-se a polpa do Cereus jamacaru, um fruto da região nordeste, subutilizado e pouco explorado comercialmente, visando identificar um sistema de baixo custo e rico em nutrientes que proporcione a bactéria Komagataeibacter hansenii rendimento e propriedades iguais ou superiores ao meio padrão HS (Hestrim-Schramm). Para tanto, foi realizada inicialmente uma caracterização físico-química da polpa do fruto do mandacaru, que demonstrou as seguintes médias de carboidratos (0,70 mol.mL-1), ácido cítrico (0,51%) e pH (4,31). Visto isso, confeccionou-se por via in situ em condições estáticas os meios com o suco do fruto P60 (60% m/v), P80 (80% m/v), P100 (100% m/v) e o meio padrão HS sobre a mesma quantidade de volume. Após os 15 dias de fermentação as amostras foram secas, caracterizadas e analisadas por espectroscopia na região do infravermelho, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e permeabilidade ao vapor de água. Verificou-se que o melhor rendimento e produtividade das membranas secas, foi obtido para as amostras P80 (11,10 ± 0,51 g/L e 0,74 ± 0,04 g. L-1.dia-1) e HS (10,84 ± 0,82 g/L e 0,72 ± 0,05 g. L-1.dia-1), que foram estatisticamente semelhantes, favorecendo a substituição do meio HS por um meio com redução quase total de custo. Todas as amostras apresentaram alta capacidade de retenção de água (≈ 97%). As membranas, apresentaram importantes grupos funcionais pertencentes a estrutura química da celulose do tipo I, o maior percentual de cristalinidade conferiu para P80 (78,05%) o que favoreceu um material termicamente mais estável, confirmado pela sua morfologia fibrilar, e pela permeabilidade com coeficiente de permeação de (1,28 ± 0,11 x 10-10 g s-1m-1Pa). Assim, com bases nos resultados, a CB produzida com o suco do fruto Cereus jamacaru sem adição extra de nutrientes se mostrou promissora, de baixo custo e com potencial a ser explorado em diversas aplicações como na indústria alimentícia, embalagens, cosmético, material adsorvente de contaminantes, entre outros.


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  • A celulose bacteriana (CB) é um biopolímero promissor para substituição de materiais de origem fóssil devido à sua alta pureza, biocompatibilidade, biodegradabilidade, alta elasticidade, resistência mecânica, alta área de superfície específica e porosidade. No entanto, os custos de produção e a inatividade biológica ainda são desafios para produção em escala industrial. Portanto, investigou-se a polpa do Cereus jamacaru, um fruto da região nordeste, subutilizado e pouco explorado comercialmente, visando identificar um sistema de baixo custo e rico em nutrientes que proporcione a bactéria Komagataeibacter hansenii rendimento e propriedades iguais ou superiores ao meio padrão HS (Hestrim-Schramm). Para tanto, foi realizada inicialmente uma caracterização físico-química da polpa do fruto do mandacaru, que demonstrou as seguintes médias de carboidratos (0,70 mol.mL-1), ácido cítrico (0,51%) e pH (4,31). Visto isso, confeccionou-se por via in situ em condições estáticas os meios com o suco do fruto P60 (60% m/v), P80 (80% m/v), P100 (100% m/v) e o meio padrão HS sobre a mesma quantidade de volume. Após os 15 dias de fermentação as amostras foram secas, caracterizadas e analisadas por espectroscopia na região do infravermelho, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e permeabilidade ao vapor de água. Verificou-se que o melhor rendimento e produtividade das membranas secas, foi obtido para as amostras P80 (11,10 ± 0,51 g/L e 0,74 ± 0,04 g. L-1.dia-1) e HS (10,84 ± 0,82 g/L e 0,72 ± 0,05 g. L-1.dia-1), que foram estatisticamente semelhantes, favorecendo a substituição do meio HS por um meio com redução quase total de custo. Todas as amostras apresentaram alta capacidade de retenção de água (≈ 97%). As membranas, apresentaram importantes grupos funcionais pertencentes a estrutura química da celulose do tipo I, o maior percentual de cristalinidade conferiu para P80 (78,05%) o que favoreceu um material termicamente mais estável, confirmado pela sua morfologia fibrilar, e pela permeabilidade com coeficiente de permeação de (1,28 ± 0,11 x 10-10 g s-1m-1Pa). Assim, com bases nos resultados, a CB produzida com o suco do fruto Cereus jamacaru sem adição extra de nutrientes se mostrou promissora, de baixo custo e com potencial a ser explorado em diversas aplicações como na indústria alimentícia, embalagens, cosmético, material adsorvente de contaminantes, entre outros.

6
  • FLÁVIO JOSÉ DE ABREU MOURA
  • NOVOS NANOCOMPÓSITOS DE AEROGEL DE SÍLICA COM ÓXIDOS DE LANTANÍDEOS PARA A EMISSÃO DE LUZ BRANCA INTENSA POR CONVERSÃO ASCENDENTE DE ENERGIA

  • Orientador : RICARDO LUIZ LONGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • LUÍS ANTÓNIO FERREIRA MARTINS DIAS CARLOS
  • OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • Data: 10/03/2023

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  • Diversos estudos com óxidos de lantanídeos têm sido realizados visando o desenvolvimento de materiais capazes de realizar eficientemente upconversion ou conversão ascendente de energia pelas suas inúmeras possibilidades de aplicações no ramo da energia fotovoltaica. Esses materiais eficientes serão capazes de aproveitar a grande parte do espectro solar (infravermelho) que é perdido em placas fotovoltaicas convencionais e convertê-lo em luz visível, aumentando a eficiência dessas placas. Assim sendo, o presente trabalho, visou investigar a influência de uma matriz isolante térmica recoberta pelos óxidos PrO2 e Yb2O3 exposta a um laser no infravermelho próximo (NIR) em processos de upconversion. Os óxidos e nanocompósitos de sílica, SiO2/PrO2 e SiO2/Yb2O3, foram sintetizados via método Pechini. Esses materiais exibem uma forte absorção do visível ao NIR, atingindo altas temperaturas sob excitação em 980 nm, com densidades de potência entre 0,5 e 4,5 W cm−2, e emitindo luz branca intensa por radiação térmica (ou de corpo negro). As temperaturas de estado-estacionário, estimadas pela distribuição de corpo-negro (Planck), chegaram a ser superiores a 2000 K para os híbridos de SiO2/Yb2O3 sob baixas pressões. Observou-se ainda que para os híbridos SiO2/PrO2, a concentração dos óxidos não influenciou nas intensidades de emissão, em contraste com os híbridos SiO2/Yb2O3, para os quais a concentração afetou diretamente o aumento da intensidade de emissão para uma mesma densidade de potência de excitação. De modo geral, o aumento da potência de excitação resulta no aumento da temperatura local e consequentemente na intensidade de emissão de banda larga, atribuída à emissão de corpo negro. Para híbridos SiO2/Yb2O3 em determinadas condições, observou-se a formação de micro esferas sob irradiação em 980 nm, que poderia levar a um novo procedimento sintético de óxido de itérbio. Esforços adicionais ainda serão necessários para desenvolver estes novos materiais em aplicações termofotovoltaicas eficientes. Porém, mostrou-se que a incorporação de materiais isolantes térmicos e com elevada estabilidade química ainda mantém viável o processo de emissão térmica intensa fotoinduzida.


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  • Several studies with lanthanide oxides have been attempting to develop materials for efficient energy upconversion, due to its innumerous possibilities of applications in the field of photovoltaic energy. These efficient materials will be able to take advantage of a large part of the solar spectrum (infrared) that is lost in conventional photovoltaic panels and convert it into visible light, increasing the efficiency of these panels. Thus, the present work aimed at investigating the influence of a thermal insulating matrix coated with PrO2 and Yb2O3 oxides exposed to a near-infrared (NIR) laser in upconversion processes. The oxides and nanocomposites with silica, SiO2/PrO2 and SiO2/Yb2O3, were synthesized via Pechini method. These materials exhibit intense absorption from the visible to NIR, resulting in high temperatures upon excitation at 980 nm with power densities ranging from 0,5 to 4,5 W cm−2 and emitting very bright white light by thermal irradiation. The steady-state temperatures were estimated by the blackbody (Planck) distribution, which were higher than 2000 K for the SiO2/Yb2O3 hybrids under low pressures. It was also observed that for the SiO2/PrO2 hybrids, the concentration of oxides did not affect the emission intensities, in contrast to the SiO2/Yb2O3 hybrids for which the concentration increase directly affects the rise of the emission intensity for the same excitation power density. In general, the increase in excitation power results in an increase in local temperature and, consequently, the brightness of the broadband emission intensity, ascribed to blackbody emission. For the SiO2/Yb2O3 hybrids, it was observed the formation of micro spheres under irradiation at 980 nm, which could lead to a new synthetic approach to ytterbium oxides. Additional efforts are needed to develop these new materials into efficient thermophotovoltaic applications. However, it was shown that the incorporation of thermal insulating materials with high chemical stability still make viable the process of photoinduced thermal bright emissions.

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  • ÍTALO MACÊDO GONÇALVES
  • SÍNTESE COLOIDAL, CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL, ÓPTICA E MAGNÉTICA DE NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ZINCO DOPADAS COM METAIS DE TRANSIÇÃO

  • Orientador : GIOVANNIA ARAUJO DE LIMA PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GIOVANNIA ARAUJO DE LIMA PEREIRA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • JOSÉ FERNANDO DAGNONE FIGUEIREDO
  • Data: 13/03/2023

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  • O óxido de zinco (ZnO) é um material semicondutor do tipo n da classe II-VI que vem ganhando destaque nas últimas décadas devido às possibilidades de aplicações nas mais diversas áreas científicas, tais como a fotônica, optoeletrônica, magnetismo e nanomedicina. Nesse contexto, a comunidade científica busca metodologias sintéticas alternativas às já consagradas na literatura, como a síntese por coprecipitação, que enfatizam o uso de solventes orgânicos como meio dispersante, visando maior eficiência, baixo custo e fácil reprodutibilidade. Assim, o presente trabalho propôs um método de síntese via química coloidal em meio aquoso, utilizando sais de cloreto (Zn1− xCoxO-Cl) e de nitrato (Zn1− xCoxO-N) como precursores de zinco e de cobalto à uma fração molar de acordo com a expressão, Zn1− xCoxO (x = 0,05, 0,075, 0,10), e ácido mercaptosuccínico (MSA) como agente estabilizante de superfície para a produção de nanopartículas de óxido de zinco dopadas com cobalto (NPs Co:ZnO) em diferentes concentrações. Os resultados confirmaram a formação de NPs de Co:ZnO a partir de algumas técnicas de caracterização. As propriedades estruturais e composicionais, das nanopartículas de ZnO foram avaliadas a partir da difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada a espectroscopia de raios-X em energia dispersiva (EDS). O tamanho médio obtido para as NPs de Zn1− xCoxO-Cl e Zn1− xCoxO-N ficou na faixa entre 18-8 nm diminuindo com o aumento da concentração de dopante e variando com o tipo de precursor, conforme dados de DRX. As análises por TEM mostraram NPs com morfologias quase-esféricas e as técnicas de ICP-OES e EDS comprovaram, ainda que semi-quantitativamente, a dopagem do ZnO com Co. Estes resultados promissores, sugerem boas perspectivas para o desenvolvimento de novos sistemas nanoestruturados em água de ZnO dopado com metais de transição da primeira série da tabela periódica a partir do uso de diferentes moléculas organossulfuradas como agentes estabilizadores de superfície e da modificação das condições sintéticas (pH, precursores, temperatura de síntese, temperatura de calcinação, etc.) para a obtenção de NPs com tamanhos menores e morfologias bem definidas, visando a otimização das propriedades das NPs para aplicações nanotecnológicas.


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  • O óxido de zinco (ZnO) é um material semicondutor do tipo n da classe II-VI que vem ganhando destaque nas últimas décadas devido às possibilidades de aplicações nas mais diversas áreas científicas, tais como a fotônica, optoeletrônica, magnetismo e nanomedicina. Nesse contexto, a comunidade científica busca metodologias sintéticas alternativas às já consagradas na literatura, como a síntese por coprecipitação, que enfatizam o uso de solventes orgânicos como meio dispersante, visando maior eficiência, baixo custo e fácil reprodutibilidade. Assim, o presente trabalho propôs um método de síntese via química coloidal em meio aquoso, utilizando sais de cloreto (Zn1− xCoxO-Cl) e de nitrato (Zn1− xCoxO-N) como precursores de zinco e de cobalto à uma fração molar de acordo com a expressão, Zn1− xCoxO (x = 0,05, 0,075, 0,10), e ácido mercaptosuccínico (MSA) como agente estabilizante de superfície para a produção de nanopartículas de óxido de zinco dopadas com cobalto (NPs Co:ZnO) em diferentes concentrações. Os resultados confirmaram a formação de NPs de Co:ZnO a partir de algumas técnicas de caracterização. As propriedades estruturais e composicionais, das nanopartículas de ZnO foram avaliadas a partir da difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada a espectroscopia de raios-X em energia dispersiva (EDS). O tamanho médio obtido para as NPs de Zn1− xCoxO-Cl e Zn1− xCoxO-N ficou na faixa entre 18-8 nm diminuindo com o aumento da concentração de dopante e variando com o tipo de precursor, conforme dados de DRX. As análises por TEM mostraram NPs com morfologias quase-esféricas e as técnicas de ICP-OES e EDS comprovaram, ainda que semi-quantitativamente, a dopagem do ZnO com Co. Estes resultados promissores, sugerem boas perspectivas para o desenvolvimento de novos sistemas nanoestruturados em água de ZnO dopado com metais de transição da primeira série da tabela periódica a partir do uso de diferentes moléculas organossulfuradas como agentes estabilizadores de superfície e da modificação das condições sintéticas (pH, precursores, temperatura de síntese, temperatura de calcinação, etc.) para a obtenção de NPs com tamanhos menores e morfologias bem definidas, visando a otimização das propriedades das NPs para aplicações nanotecnológicas.

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  • SUELEN CATHERINE FARIAS PEREIRA
  • Complexo [Eu(mppdOH)3]: de dosímetro de radiação UV a termômetro molecular

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELMO SATURNINO DE SOUZA
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 27/03/2023

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  • Este trabalho reporta a síntese, caracterização, investigação das propriedades luminescentes e foto-oxidação do complexo β-dicetonato [Eu(mppd)3] (mppd = ânion 1,3-Bis-(1-metil-1H-pirrol-2-il) propan-1,3-dionato), além da potencial aplicação da sua forma foto-oxidada, [Eu(mppdOH)3], como dosímetro de radiação UV e  termômetro molecular. Inicialmente foi sintetizado o pré-ligante Hmppd (1,3-Bis-(1-metil-1H-pirrol-2-il) propan-1,3-diona) a partir da reação entre o N-metil pirrol e cloreto de malonil. O pré-ligante foi caracterizado por RMN de 1H, análise termogravimétrica e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. O complexo [Eu(mppd)3] apresenta fotoluminescência no vermelho (5D0  7FJ, J = 0, 1, 2, 3 e 4) e sofre foto-oxidação quando submetido a radiação UV em 344 nm, resultando na intensificação da luminescência do íon Eu3+. Após 15 minutos de irradiação, a intensificação da emissão atinge um patamar que se mantém por 10 minutos até começar a decair. Foram realizadas tentativas de produção de dispositivos luminescentes através da inserção do ligante mppd ou do complexo [Eu(mppd)3] em uma matriz supramolecular de hidrogel e em uma matriz polimérica de polivinilpirrolidona. No entanto, esses procedimentos não apresentaram resultados satisfatórios. Além disso, foi avaliada a fotoinstabilidade do complexo foto-oxidado, [Eu(mppdOH)3], sob exposição à radiação UV (λirr = 343 nm). Os resultados dos espectros de emissão mostraram que houve uma perda de 80% da sua luminescência após 60 minutos de exposição, evidenciando a sua fotodegradabilidade. Ainda, investigou-se o comportamento termométrico do complexo [Eu(mppdOH)3] na faixa de temperatura fisiológica, 303 a 323 K, utilizando a razão entre as intensidades integradas de emissão do íon Eu3+ e do ligante como parâmetro termométrico. A energia de ativação encontrada pelo modelo Mott-Seitz foi de 4.239 cm-1, supondo-se, portanto, que a banda de transferência de carga do Eu3+ seja o principal mecanismo de desativação da luminescência. 


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  • This work reports the synthesis, characterization, luminescent properties and photo-oxidation chemical reaction of the β-diketonate complex [Eu(mppd)3] (mppd = anion 1,3-Bis-(1-methyl-1H-pyrrol-2-yl) propan-1,3- dionate). In addition, we have investigated the preliminar UV dosimeter and molecular thermometer applications of its photo-oxidized form, [Eu(mppdOH)3]. Initially, the protonated ligand Hmppd (1,3-Bis-(1-methyl-1H-pyrrol-2-yl) propan-1,3-dione) was synthesized from the reaction between N-methylpyrrole and malonyl chloride. The Hmppd was characterized by 1H NMR, thermogravimetric analysis and gas chromatography-mass spectrometry. The complex [Eu(mppd)3] shows photoluminescence in the red region (5D0  7FJ, J = 0, 1, 2, 3 and 4) and undergoes photo-oxidation when exposed to UV radiation at 344 nm, resulting in the intensification of the luminescence of the Eu3+ ion. After 15 minutes of irradiation, the emission intensification reaches a plateau that is maintained for 10 minutes until it starts to fall. Attempts were made to produce luminescent devices by inserting the mppd ligand or the [Eu(mppd)3] complex in a supramolecular matrix of hydrogel and in a polymeric matrix of polyvinylpyrrolidone. However, these procedures have not produced satisfactory results. Furthermore, the photostability of the photo-oxidized complex, [Eu(mppdOH)3], under UV radiation exposure (λirr = 343 nm) was evaluated. The emission intensity had a loss of 80% after 60 minutes of exposure, evidencing its photodegradability. Moreover, the thermometric behavior of the [Eu(mppdOH)3] complex was investigated in the physiological temperature range, 303 to 323 K, using the ratio between the integrated emission intensities of the Eu3+ ion and the ligand (IEu/EiLig) as the thermometric parameter. The activation energy found by the Mott-Seitz model was 4,239 cm-1, assuming, therefore, that the Eu3+ charge transfer band is the main mechanism of luminescence deactivation. 

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  • JULIE ANNE PEREIRA CAVALCANTE
  • DESIGN DE SISTEMA BIOPOLIMÉRICO DE MEMBRANA DE CELULOSE BACTERIANA E MICROAGULHA COM LIBERAÇÃO DE METOTREXATO PARA APLICAÇÕES DERMATOLÓGICAS

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS VINICIUS DA SILVA PAULA
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 28/03/2023

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  • Devido a complexidades e ao alto custo de tratamento, algumas doenças dermatológicas não são tratadas pelos pacientes, como no caso da psoríase, que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Essa patologia segue diferentes terapias com medicações administradas via tópica, oral e parenteral. Entretanto, possuem problemáticas nas três formas. E assim, a administração via transdérmica de metotrexato, principal fármaco para psoríase e outras patologias dermatológicas, evita efeitos negativos das outras vias e aumenta a eficácia. Dessa forma, é importante que se tenha uma matriz para incorporação do fármaco, bem como um agente para vencer a barreira córnea da pele. Assim, neste trabalho foi desenvolvido um sistema de entrega transdérmica de metotrexato com matriz biopolimérica de membrana de celulose bacteriana, a qual tem sido usada em larga escala para aplicações médicas devido as suas propriedades relevantes, e com microagulhas poliméricas de carboximetilcelulose, como agente físico para ultrapassar a barreira da pele e a liberação do fármaco por essa via ser eficiente. Foram realizadas análises de Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), Termogravimetria (TGA), Difratometria de Raio-X (DRX), ensaio de intumescimento, teste mecânico de compressão e de inserção de pele in vitro, teste de citotoxicidade e ensaio in vitro de liberação do fármaco. A incorporação do MTX, pelo método mecânico, foi bem sucedida na membrana de celulose bacteriana CB/MTX, com confirmação a partir das análises de FTIR, DRX e MEV. A membrana CB incorporada com MTX (CB/MTX) e o sistema completo (CB/MTX/MA) apresentaram estabilidade térmica similares. A membrana com MTX (CB/MTX) apresentou morfologia satisfatória, com aspectos morfológicos de ambos os materiais. A microagulha (MA) apresentou boa resistência mecânica para inserção na pele e boa qualidade de intumescimento. O sistema CB/MTX/MA apresentou liberação controlada do fármaco. Por fim, o sistema produzido demonstrou potencial para aplicação futura no setor biomédico, com propriedades biológicas relevantes, como biocompatibilidade, resistência mecânica, dissolução e boa entrega do fármaco na pele, sendo um bom material para uso em diferentes doenças dermatológicas, com boa adesão e baixo custo.


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  • Due to the complexity and high cost of treatment, some dermatological diseases are not treated by patients, as in the case of psoriasis, which affects millions of people around the world. This pathology follows different therapies with medications administered topically, orally and parenterally. However, they have problems in all three forms. And so, transdermal administration of methotrexate, the main drug for psoriasis and other dermatological pathologies, avoids the negative effects of other routes and increases efficacy. Thus, it is important to have a matrix for incorporating the drug, as well as an agent to overcome the corneal barrier of the skin. Thus, in this work, a transdermal delivery system of methotrexate was developed with a biopolymeric matrix of bacterial cellulose membrane, which has been used on a large scale for medical applications due to its relevant properties, and with polymeric microneedles of carboxymethylcellulose, as a physical agent for overcome the skin barrier and the release of the drug by this route is efficient. Analyzes were carried out Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), X-Ray Diffraction (DRX), swelling test, mechanical compression test and insertion of in vitro skin, cytotoxicity test and in vitro drug release assay. The incorporation of MTX, by the mechanical method, was successful in the CB/MTX bacterial cellulose membrane, with confirmation from the FTIR, XRD and SEM analyses. The BC membrane incorporated with MTX (BC/MTX) and the complete system (BC/MTX/MN) showed similar thermal stability. The membrane with MTX (BC/MTX) showed satisfactory morphology, with morphological aspects of both materials. The microneedle (MN) showed good mechanical resistance for insertion into the skin and good swelling quality. The BC/MTX/MN system showed controlled release of the drug. Finally, the system produced showed potential for future application in the biomedical sector, with relevant biological properties, such as biocompatibility, mechanical resistance, dissolution and good delivery of the drug to the skin, being a good material for use in different dermatological diseases, with good adhesion and low cost.

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  • ALESSANDRA DE SOUSA LIMA
  • ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADO MIÚDO POR RESÍDUO DE VIDRO EM ARGAMASSAS

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE MENDES DA CRUZ
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • Data: 29/03/2023

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  • Nesta dissertação foi analisada a influência da substituição parcial do agregado miúdo por resíduo de vidro na propriedade mecânica de resistência à compressão em argamassas, bem como nas etapas de fabricação. Foram fabricadas argamassas com resíduo de vidro substituindo a areia nas proporções de 10%, 20% e 30% em relação à proporção adotada entre cimento e areia, como também argamassas sem essa substituição. Para os quatro casos foram utilizados 6 kg de cimento, 2,9 kg de cal, 21 kg de areia e 4 kg de resíduo de vidro, utilizando uma relação água/cimento de 1,3. Os resultados de resistência à compressão obtidos mostram que para as argamassas com resíduo de vidro houve uma diminuição deste comportamento mecânico quando comparadas a resistência da argamassa de referência, em ambas as idades. Apesar desta diminuição, a diferença de comportamento mecânico foi pequena (< 1 MPa). Embora tenha provocado uma leve diminuição nos valores de resistência das argamassas, a incorporação de resíduo de vidro nas misturas promoveu uma melhor trabalhabilidade às massas, uma vez que o material não absorve água. Adicionalmente foi realizada caracterização química, estrutural e microestrutural dos materiais precursores e dos produtos obtidos. Assim, foram realizados ensaios de difração de raios-x (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios-x por energia dispersiva (EDS) e termogravimetria (TG). A partir das análises de DRX foi possível identificar o uso de argamassa calcítica, como também a presença de sistemas como quartzo e silicatos de cálcio hidratado. Através dos resultamos de MEV/EDS percebeu-se a boa formação dos produtos de hidratação do cimento etringita e portlandita e com a análise termogravimétrica o efeito de altas temperaturas nas argamassas. Os resultados também mostraram que as argamassas sem resíduo de vidro apresentaram os maiores valores de resistência à compressão quando comparado aos casos em que a areia foi substituída pelo resíduo. Finalmente, ao avaliar todos os diferentes tipos de argamassas fabricados nesta dissertação, as adições de 10% e 20% de resíduo de vidro levam a argamassas de maior potencialidade para aplicações na construção civil. 


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  • In this work, the influence of partial replacement of fine aggregate by glass waste was investigated in the mechanical property of compressive strength in mortars, as well as on the manufacturing stages. Mortars with glass waste substituting sand in the proportions of 10%, 20% and 30% in relation to the proportion adopted between cement and sand were manufactured, as well as mortars without this substitution. For the four cases 6 kg of cement, 2.9 kg of lime, 21 kg of sand and 4 kg of waste glass were used, using a water/cement ratio of 1.3. The compressive strength results revealed that the strength of mortars with glass waste decreased compared to the strength of the reference mortar, at both ages. Despite this decrease, the difference in mechanical behavior was small (< 1 MPa). Although it has caused a slight decrease in mortar strength values, the incorporation of glass waste in the mixtures has promoted a better workability of the mixtures, since the material does not absorb water. Additionally, chemical, structural, and microstructural characterization of the precursor materials and the obtained products was performed. Thus, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and thermogravimetry (TG) analyses were performed. From the XRD analyses it was possible to identify the use of calcitic mortar, as well as the presence of systems such as quartz and hydrated calcium silicates. Through the SEM/EDS results it was possible to notice the good formation of the cement hydration products ettringite and portlandite, and with the thermogravimetric analysis the effect of high temperatures on the mortars. The results also showed that the mortars without glass waste showed the highest compressive strength values when compared to the cases where the sand was replaced by waste. Finally, when evaluating all the different types of mortars produced in this dissertation, the additions of 10% and 20% of glass waste lead to mortars with greater potential for applications in civil construction. 

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  • LARISSA KEROLLAINE MAIA GOMES
  • FIBRAS DE PBAT COM ÓLEO DE CANELA PRODUZIDAS POR FIAÇÃO POR SOPRO EM SOLUÇÃO (SBS) - CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO ANTIMICROBIANO

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • ELITON SOUTO DE MEDEIROS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 24/07/2023

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  • A técnica de Fiação por Sopro em Solução, ou Solution Blow Spinning (SBS), permite a obtenção de mantas de fibras poliméricas que podem ser utilizadas em diversas aplicações na área biomédica, como: scaffolds, curativos e dispositivos de liberação controlada de fármacos. Considerando que o óleo essencial de canela (C. Cassia), possui propriedades antimicrobianas, no presente trabalho, objetivou-se desenvolver mantas de nanofibras de poli (butileno adipato co-tereftalato) – (PBAT) incorporadas com óleo essencial de canela (OC) produzidas por SBS visando sua aplicação em sistemas de liberação controlada. As mantas foram produzidas a partir de soluções contendo 15 e 20% m/v de PBAT em clorofórmio e foram estudados os efeitos da adição de 20% em massa do OC na morfologia e nas propriedades estruturais das mantas obtidas. As mantas foram caracterizadas quanto a suas propriedades morfológicas (por MEV), térmicas (por TGA e DSC), difratométricas (por DRX), espectroscópicas (por FTIR) e antimicrobianas (através de difusão em ágar). Foi possível observar pelo MEV, uma morfologia cilíndrica, lisa e entrelaçada para todas as composições de PBAT com e sem adição do OC, com diâmetros de fibra variando em média de 242 a 314 nm para as mantas de PBAT puro. Após a adição de OC, esses diâmetros médios aumentaram, variando de 323 a 461 nm. O OC comportou-se como um plastificante para o PBAT, diminuindo a sua temperatura de transição vítrea (Tg), seu ponto de fusão (Tm), sua temperatura de cristalização (Tc) e cristalinidade. Os padrões de DRX das mantas, mostraram que a incorporação do OC não foi suficiente para induzir qualquer formação de nova fase no PBAT. Os resultados de FTIR com o auxílio da Análise de Componentes Principais (PCA) confirmaram a presença de OC nas nanofibras de PBAT. As nanofibras mostraram ação antimicrobiana, com halos de inibição médios variando de 2,6 a 2,1 ± 0,1mm para Escherichia coli e 1,4 a 1,6 ± 0,2mm para Staphylococcus aureus.


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  • The Solution Blow Spinning (SBS) technique is a method that allows obtaining nonwoven mats of polymeric fibers that can be used in various biomedical applications such as scaffolds, dressings, and controlled drug release devices. Considering that cinnamon essential oil (C. Cassia) possesses antimicrobial properties, the aim of the present study was to develop poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) nanofiber mats incorporated with cinnamon essential oil (CE) produced by SBS for their application in controlled release systems. The mats were produced from solutions containing 15% and 20% w/v PBAT in chloroform, and the effects of adding 20% mass of CE on the morphology and structural properties of the obtained mats were studied. The mats were characterized for their morphological properties (by SEM), thermal properties (by TGA and DSC), diffraction properties (by XRD), spectroscopic properties (by FTIR), and antimicrobial properties (by agar diffusion). SEM analysis revealed a cylindrical, smooth, and entangled morphology for all PBAT compositions, with fiber diameters ranging from an average of 242 to 314 nm for pure PBAT mats. After the addition of CE, these average diameters increased, ranging from 323 to 461 nm. CE acted as a plasticizer for PBAT, reducing its glass transition temperature (Tg), melting point (Tm), crystallization temperature (Tc), and crystallinity. XRD patterns of the mats showed that the incorporation of CE was not sufficient to induce any new phase formation in PBAT. FTIR results, with the aid of Principal Component Analysis (PCA), confirmed the presence of CE in the PBAT nanofibers. The nanofibers exhibited antimicrobial activity, with average inhibition zones ranging from 2.6 to 2.1 ± 0.1 mm for Escherichia coli and 1.4 to 1.6 ± 0.2 mm for Staphylococcus aureus.

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  • DJALMA ALVES DE OLIVEIRA
  • BLENDAS TERMORRESPONSIVAS FORMADAS POR POLI(N-VINILCAPROLACTAMA) E POLIURETANO

  • Orientador : CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JULIANO MARINI
  • CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 26/07/2023

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  • Materiais poliméricos inteligentes capazes de responder a estímulos externos apresentam grande potencial de aplicação na área industrial ou biomédica como sensores, dispositivos eletrônicos, embalagens, curativos, sistemas para liberação controlada de fármacos, suportes para crescimento celular, entre outros. O poli(N-vinilcaprolactama), PNVCL, é um polímero termorresponsivo, cuja mudança de comportamento hidrofílico para hidrofóbico ocorre mediante alteração da temperatura, e apresenta-se promissor devido a sua não toxicidade, biocompatibilidade e por possuir uma temperatura de transição de fase de hidrofílico para hidrofóbico próxima à temperatura fisiológica. No entanto, a confecção de produtos acabados com o PNVCL é dificultada devido a sua elevada fragilidade mecânica. A melhoria das propriedades do PNVCL pode ser conseguida através da mistura física com outros polímeros, confeccionando uma blenda polimérica. Em adição, a mistura com outros polímeros também permite alterar as temperaturas de transição de fase do PNVCL, o que pode ampliar seu espectro de aplicações. No presente trabalho foram confeccionados filmes plásticos termorresponsivos produzidos por moldagem em solução a partir de blendas poliméricas contendo diferentes proporções mássicas de PNVCL e poliuretano termoplástico (TPU) nas proporções 90/10 70/30 e 50/50, respectivamente. Os filmes se apresentaram resistentes, flexíveis e com termorresponsividade variada a depender da composição formulada. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por reflexão total atenuada (FTIR-ATR), termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC) comprovaram a miscibilidade das blendas formadas e a análise de ângulo de contato mostrou que os filmes apresentam resposta térmica. Foi possível induzir a mudança dos filmes sólidos de transparentes para opacos mediante variação da temperatura e verificar a reversibilidade dessa mudança. Em adição foram realizados ensaios mecânicos de tração/deformação que comprovaram a melhoria mecânica  das blendas de PNVCL ao incorporar o TPU. O material desenvolvido no presente trabalho apresenta-se inovador e com potencial de aplicação em inúmeras áreas.


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  • Smart polymeric materials capable of responding to external stimuli have great potential for application in the industrial or biomedical area as sensors, electronic devices, packaging, dressings, systems for controlled drug release, support for cell growth, among others. Poly(N- vinylcaprolactam), PNVCL, is a thermoresponsive polymer, whose change from hydrophilic to hydrophobic behavior occurs by changing the temperature, and shows promise due to its non-toxicity, biocompatibility and for having a phase transition temperature of hydrophilic to hydrophobic close to physiological temperature. However, the production of finished products with PNVCL is difficult due to its high mechanical fragility. The improvement of PNVCL properties can be achieved through physical mixing with other polymers, making a polymer blend. In addition, mixing with other polymers also allows changing the phase transition temperatures of PNVCL, which can broaden its application spectrum. In the present work, thermoresponsive plastic films produced by molding in solution from polymeric blends containing different mass proportions of PNVCL and thermoplastic polyurethane (TPU) in the proportions 90/10 70/30 and 50/50, respectively, were made. The films were resistant, flexible and with varied thermal responsiveness depending on the formulated composition. Scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy by attenuated total reflection (FTIRATR), thermogravimetry (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis confirmed the miscibility of the blends formed and the angle analysis contact test showed that the films present thermal response. It was possible to induce a change in solid films from transparent to opaque by varying the temperature and verify the reversibility of this change. In addition, mechanical tests of traction/deformation were carried out, which proved the mechanical improvement of the PNVCL blends when incorporating TPU. The material developed in this work is innovative and has potential for application in many areas.

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  • RHODIVAM LUCAS MENDES FEITOSA
  • Filmes poliméricos termorresponsivos com propriedade antimicrobiana.

  • Orientador : CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • DAYANNE DINIZ DE SOUZA
  • FERNANDO HALLWASS
  • Data: 07/08/2023

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  • Os polímeros termorresponsivos são macromoléculas são capazes de mudarem suas características, de forma reversível, com a variação de temperatura. Essa singularidade torna esses materiais úteis em uma ampla gama de aplicações, como liberação controlada de moléculas (como drogas), curativos, scaffolds, engenharia de tecidos e sensores. O poli(N-vinilcaprolactama), PNVCL, é um polímero termorresponsivo e biocompatível cuja temperatura de transição hidrofílica/hidrofóbica depende da massa molar. Entretanto, este material não possui boas propriedades mecânicas. O poli (butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) é um polímero flexível e biocompatível. A produção de blendas é uma rota interessante para conferir melhoria nas propriedades com a junção de polímeros diferentes. O óleo essencial da casca de canela (CEO) tem características antimicrobianas e pode ser utilizado como aditivo aos polímeros para conferir esta propriedade. No presente trabalho, o PNVCL foi sintetizado por duas rotas diferentes, uma usando o ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) como agente de transferência de cadeia e a outra sem MPA. Foram feitos filmes de PNVCL pelo método de casting. Em seguida, foi produzida uma blenda do polímero termorresponsivo com PBAT por casting a fim melhorar as propriedades mecânicas. Além disso, adicionou-se CEO nos filmes poliméricos produzidos para formar potenciais materiais com propriedades antimicrobianas. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, ressonância magnética nuclear, fluorescência de raio-X, energia dispersiva de raio-X (EDS), calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria, viscosimetria, cromatografia de permeação em gel, ponto nuvem, teste de turvação dos filmes, relaxometria, ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura, análise mecânico dinâmico, análise antimicrobiana, citotoxicidade. Foram obtidos os polímeros pelas sínteses realizadas. Também houve sucesso na formação dos filmes poliméricos por casting. As diferentes técnicas de caracterizações confirmaram a produção de polímeros termoresponsivos. Houve a formação de uma blenda parcialmente miscível e a adição de óleo essencial conferiu boas propriedades antimicrobianas aos materiais perante bactérias Gram-negativa e Grampositiva testadas. A presente pesquisa contribui para a disseminação do conhecimento sobre o polímero termorresponsivo PNVCL, e a produção de materiais inteligentes com propriedades antimicrobianas.


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  • The thermoresponsive polymers are macromolecules capable of reversibly changing their characteristics with temperature variation. This uniqueness makes these materials useful in a wide range of applications such as controlled release of molecules (such as drugs), dressings, scaffolds, tissue engineering and sensors. Poly(N-vinylcaprolactam), PNVCL, is a thermoresponsive and biocompatible polymer whose hydrophilic/hydrophobic transition temperature depends on the molar mass. However, this material does not have good mechanical properties. Poly(butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) is a flexible and biocompatible polymer. The production of blends is an interesting route to improve properties by joining different polymers. Cinnamon bark essential oil (CEO) has antimicrobial characteristics and can be used as an additive to polymers to impart this property. In the present work, PNVCL was synthesized by two different routes, one using 3-mercaptopropionic acid (MPA) as chain transfer agent and the other without MPA. PNVCL films were made by casting method. Then, a blend of the thermoresponsive polymer with PBAT was produced by casting in order to improve the mechanical properties. In addition, CEO was added to the polymeric films produced to form potential materials with antimicrobial properties. The obtained materials were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, X-ray fluorescence, X-ray energy dispersive (EDS), differential scanning calorimetry, thermogravimetry, viscosimetry, gel permeation chromatography, cloud point, turbidity test of films, relaxometry, contact angle, scanning electron microscopy, mechanical dynamic analysis, antimicrobial analysis, cytotoxicity. The polymers were obtained by the performed syntheses. There was also success in the formation of polymeric films by casting. The different characterization techniques confirmed the production of thermoresponsive polymers. There was the formation of a partially miscible blend and the addition of essential oil conferred good antimicrobial properties to the materials against Gram-negative and Grampositive bacteria tested. The present research contributes to the dissemination of knowledge about the thermoresponsive polymer PNVCL, and the production of intelligent materials with antimicrobial properties.

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  • TEREZA RAQUEL RODRIGUES MARQUES
  • DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE POLÍMEROS A BASE DE POLICAPROLACTONA (PCL) E PÓ DE GENGIBRE COM PROPRIEDADE PROTEOLÍTICA

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • VIVIANE FONSECA CAETANO
  • Data: 17/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Conforme as tecnologias evoluem, funções diferentes das convencionais são exigidas aos materiais plásticos. Nesse sentido, é crescente a demanda por novos polímeros com funções específicas, e uma forma de adicionar essas funcionalidades aos polímeros é a partir do uso de aditivos naturais, como o gengibre, por exemplo. Os rizomas de gengibre (Zingiber officinale) contêm substâncias com diversas propriedades de interesse, incluindo enzimas com atividade proteolítica, chamadas de Zingibaína. A interação de enzimas com polímeros pode possibilitar que funções biológicas sejam transferidas para os materiais poliméricos e trazer funcionalidade aprimorada para esses materiais. No presente estudo, a técnica de extrusão foi utilizada para adicionar o pó de gengibre ao polímero biodegradável Policaprolactona (PCL), com o objetivo de desenvolver um polímero funcional com propriedade proteolítica, utilizando a protease do pó de gengibre (Zingibaína) como agente proteolítico e o PCL como matriz polimérica. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC), ensaio mecânico e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ademais, foi avaliada a presença de atividade proteolítica nos polímeros formados. Os resultados indicaram a viabilidade do uso do processamento por extrusão para incorporar no polímero a protease presente no pó de gengibre, onde as três composições estudadas apresentaram atividade proteolítica. A análise de FTIR indicou que o material da matriz foi preservado após a adição do pó de gengibre. As análises térmicas de TGA mostraram que a formulação de PCL com 3% do pó de gengibre apresentou comportamento semelhante ao PCL puro. Todavia, as formulações com 5% e 7% de gengibre apresentaram uma diminuição de aproximadamente 7,0°C e 7,5°C, respectivamente na temperatura inicial de degradação. Já os resultados do DSC mostraram que as concentrações utilizadas não produziram mudanças térmicas relevantes nessas propriedades. Os ensaios de tração mostraram que o módulo elástico não variou significativamente em nenhuma das composições estudadas. Já os valores de tensão na ruptura e deformação na ruptura diminuíram para as amostras com 5% e 7% do pó de gengibre, corroborando com as imagens de MEV. Portanto, com este estudo foi possível desenvolver um polímero funcional, trazendo as funções biológicas das enzimas presentes no pó de gengibre para a matriz de PCL, sem grandes modificações nas propriedades da matriz, ampliando, dessa forma, as aplicações desse poliéster biodegradável.


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  • As technologies evolve, functions other than conventional ones are required of plastic materials. In this sense, there is a growing demand for new polymers with specific functions, and one way to add these functionalities to polymers is through the use of natural additives, such as ginger, for example. Ginger rhizomes (Zingiber officinale) contain substances with several properties of interest, including enzymes with proteolytic activity, called Zingibaine. The interaction of enzymes with polymers can enable biological functions to be transferred to polymeric materials and bring improved functionality to these materials. In the present study, the extrusion technique was used to add ginger powder to the biodegradable polymer Polycaprolactone (PCL), with the objective of developing a functional polymer with proteolytic property, using the protease of ginger powder (Zingibaína) as a proteolytic agent and PCL as a polymeric matrix. The developed materials were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), mechanical assay and scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, the presence of proteolytic activity in the formed polymers was evaluated. The results indicated the feasibility of using extrusion processing to incorporate the protease present in ginger powder into the polymer, where the three studied compositions showed proteolytic activity. FTIR analysis indicated that the matrix material was preserved after the addition of ginger powder. The TGA thermal analyzes showed that the PCL formulation with 3% ginger powder showed similar behavior to pure PCL. However, the formulations with 5% and 7% ginger showed a decrease of approximately 7.0°C and 7.5°C, respectively, in the initial degradation temperature. The DSC results showed that the concentrations used did not produce relevant thermal changes in these properties. The tensile tests showed that the elastic modulus did not vary significantly in any of the studied compositions. The values of stress at rupture and deformation at rupture decreased for samples with 5% and 7% of ginger powder, corroborating the SEM images. Therefore, with this study it was possible to develop a functional polymer, bringing the biological functions of the enzymes present in the ginger powder to the PCL matrix, without major changes in the matrix properties, thus expanding the applications of this biodegradable polyester.

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  • RAFAELA OLIVEIRA HOLANDA DA SILVA
  • DESENVOLVIMENTO DE ARGAMASSA COLANTE COM ADIÇÃO DE QUITOSANA: PRODUÇÃO, MICROESTRUTURA E RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA À TRAÇÃO

  • Orientador : PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 24/08/2023

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  • O desenvolvimento de compósitos cimentícios sustentáveis é urgente e inadiável, principalmente, pela produção do cimento Portland que é responsável por até 7% das emissões global de CO2, um dos principais gases geradores do efeito estufa. Assim, a busca por materiais sustentáveis que possam conferir boa performance como substitutos parciais ou completos do cimento, é tema de crescente interesse e importância. Diariamente grande quantidade de capacaças (exoesqueletos) de crustáceos são descartados no meio-ambiente. Entretanto, nessas carapaças está presente a quitina, o biopolímero mais abundante na Terra, depois da celulose. Através da desacetilação da quitina é obtida a quitosana, que no presente trabalho, é utilizada como substituto parcial do cimento Portland em argamassas colantes. A viabilidade de tal substituição é aqui avaliada através do estudo microestrutural e da propriedade de resistência de aderência à tração. Para isso, foram produzidas quatro argamassas colantes modificadas com diferentes teores de quitosana em pó (0%, 0,1%, 0,3% e 0,4%) em substituição à massa de cimento. Essas misturas foram aplicadas nos substratos padrão e adicionadas a 10 placas cerâmicas para cada amostra. Os resultados indicam que a substituição parcial do cimento por quitosana, na produção de argamassa colante, é viável para adições de até 0,3%. Novos compósitos cimentícios com adição de quitosana como substituto parcial do cimento Portland, ainda que em baixas concentrações, apresentam potencial de trazer maior sustentabilidade à produção de materiais para a construção civil.


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  • The development of sustainable cementitious composites is urgent and urgent, mainly due to the production of Portland cement, which is responsible for up to 7% of global CO2 emissions, one of the main gases that generate the greenhouse effect. Thus, the search for sustainable materials that can provide good performance as partial or complete substitutes for cement is a topic of growing interest and importance. Daily large amounts of shells (exoskeletons) of crustaceans are discarded in the environment. However, these shells contain chitin, the most abundant biopolymer on Earth after cellulose. Through the deacetylation of chitin, chitosan is obtained, which in the present work is used as a partial substitute for Portland cement in adhesive mortars. The viability of such a replacement is evaluated here through the microstructural study and the tensile adhesion strength property. For this, four modified adhesive mortars with different levels of powdered chitosan (0%, 0.1%, 0.3% and 0.4%) were produced to replace the cement mass. These mixtures were applied to standard substrates and added to 10 ceramic plates for each sample. The results indicate that the partial replacement of cement by chitosan, in the production of adhesive mortar, is feasible for additions of up to 0.3%. New cementitious composites with the addition of chitosan as a partial substitute for Portland cement, even in low concentrations, have the potential to bring greater sustainability to the production of materials for civil construction.

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  • LYARA FERREIRA PEREIRA
  • NANOCOMPÓSITOS DE REDES METALORGÂNICAS PARA APLICAÇÃO EM ELETRODOS DE SUPERCAPACITORES

  • Orientador : JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EUZEBIO SKOVROINSKI
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • Data: 31/08/2023

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  • À medida que as economias se desenvolvem e prosperam, vamos enfrentar o desafio de alimentar a demanda de aumento de energia mais de duas vezes neste século. A crescente demanda criou uma feroz concorrência mundial pela redução gradual das reservas de combustíveis fósseis. Enquanto isso, o aumento das emissões de gases do efeito estufa resulta na mudança climática global. Todas essas situações exigem que nossa sociedade avance para recursos energéticos sustentáveis e renováveis, como energia solar e eólica. No entanto, devido à característica intermitente da fonte solar e eólica, os sistemas de armazenamento de energia desempenham um papel fundamental para a utilização adequada da energia solar e eólica. O armazenamento químico eficaz (por exemplo, em baterias de íons lítio e supercapacitores) torna-se assim imperativo nas futuras tecnologias de energia para fornecer energia de transporte eléctrica aos passageiros e para armazenar energia proveniente de energia solar ou eólica intermitente. O eletrodo é um componente crítico para controlar o desempenho de tais dispositivos. A fabricação de um material de eletrodo de alto desempenho envolve algumas propriedades críticas, como alta condutividade, grande área superficial específica, estabilidade térmica, boa distribuição de poros com tamanho otimizado, boa resistência à corrosão e boa relação custo-benefício. Neste sentido, materiais porosos, dentre eles as redes metalorgânicas (MOFs), têm sido bastante promissores na aplicação em dispositivos de armazenamento de energia; entretanto, problema de baixa condutividade elétrica de tais materiais precisa ser contornada. A associação das MOFs com materiais carbonáceos tem sido proposta como uma alternativa eficiente para melhorar o desempenho eletroquímico de tais materiais. Diante disso, este trabalho tem como objetivo sintetizar redes metalorgânicas bem como os seus compósitos com nanotubos de carbono (CNTs) e aplicá-los em eletrodos de supercapacitores. As redes metalorgânicas foram sintetizadas via método sonoquímico, a partir de sais de zinco e cobre coordenados a ligantes benzenodicarboxilatos. A formação dos compósitos foi realizada pelo método de emulsão do tipo Pickering, que insiste na formação de uma emulsão estabilizada por partículas sólidas. A rede metalorgânica de zinco (ZnMOF) ou cobre (CuMOF) foi dispersa em diclorometano, fase óleo, e os nanotubos de carbono funcionalizados dispersos em água destilada, fase água. As amostras foram caracterizadas pelo método de difração de raios-X, espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura e análises térmicas. O comportamento eletroquímico das redes metalorgânicas e seus compósitos foi avaliado pela técnica de voltametria cíclica usando os dispositivos do tipo células moedas.


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  • As the economies develop and prosper, we will face challenge to feed the demand of more than two-fold energy increase in this century. The increasing demand created fierce worldwide competition for the gradually depleting fossil fuel reserves. Meanwhile, increasing greenhouse emission results in global climate change. All these situations require our society to move towards sustainable and renewable energy resources, such as solar and wind energy. However, due to intermittent feature of solar and wind source, energy storage systems play a key role to the proper utilization of solar and wind energy. Effective chemical storage (e.g. lithium-ion battery and supercapacitors) thereby becomes imperative in the future energy technologies to provide electrical transportation power for commuters and to store energy from intermittent solar or wind power. The electrode is a critical component for controlling the performance of such devices. The fabrication of a high-performance electrode material involves some critical properties such as high conductivity, large specific surface area, temperature stability, good distribution of pores with optimized size, good corrosion resistance, and cost effectiveness. In this sense, porous materials, including Metalorganic Frameworks (MOFs), have been very promising in their application in energy storage devices; however, the problem of low electrical conductivity of such materials needs to be overcome. The association of MOFs with carbonaceous materials has been proposed as an efficient alternative to improve the electrochemical performance of such materials. Therefore, this work aims to synthesize metalorganic frameworks as well as their composites with carbon nanotubes (CNTs) and apply them in supercapacitor electrodes. The Metalorganic Frameworks were synthesized via sonochemical method, from zinc and copper salts coordinated to benzenedicarboxylate ligands. The formation of the composites was carried out by the method of Pickering emulsion, which consists of the formation of an emulsion stabilized by solid particles. The Metalorganic Framework of zinc (ZnMOF) or copper (CuMOF) was dispersed in dichloromethane, oil phase, and the functionalized carbon nanotubes dispersed in distilled water, water phase. The samples were characterized by the X-ray diffraction method, absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform, scanning electron microscopy and thermal analysis. The electrochemical behavior of Metalorganic Frameworks and their composites was evaluated by the cyclic voltammetry technique using coin cell devices.

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  • LUIS VINICIUS GONÇALVES DE MELO
  • Síntese de Sulfonatobisperilenimidas como Mesógenos Cromônicos para a Preparação de Cristais Líquidos Liotrópicos como Meio de Alinhamento em RMN

  • Orientador : FERNANDO HALLWASS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO HALLWASS
  • JULIANA ECCHER
  • RICARDO OLIVEIRA DA SILVA
  • Data: 01/09/2023

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  • Os cristais líquidos liotrópicos têm sido utilizados, entre outras aplicações, como meio de alinhamento em experimentos em espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para gerar anisotropia na amostra. Neste meio, os observáveis anisotrópicos de RMN, como o acoplamento dipolar, o acoplamento quadrupolar e a anisotropia do deslocamento químico, podem ser parcialmente recuperados, fornecendo novas informações geométricas a respeito da estrutura molecular. Neste trabalho foram sintetizadas três bisperilenimidas com agentes solubilizantes periféricos, contendo grupos sulfonatos para formar fases cromônicas solúveis em meio aquoso. A síntese dos compostos foi realizada a partir da conjugação do dianidrido perilenotetracarboxílico com os compostos: ácido aminoetanosulfônico, ácido sulfanilíco e ácido aminometanosulfônico, formando a di(etanosulfônico) perileno-3,4,9,10-bis(dicarboximida) disódica (BPI-ES), o di(p-benzenosulfônico) perileno-3,4,9,10-bis(dicarboximida) diimidazólico (BPI-pBS) e a di(metanosulfônico) perileno-3,4,9,10-bis(dicarboximida) disódica (BPI-MS), respectivamente. Os rendimentos obtidos para estas sínteses foram 74% para BPI-ES, 86% para BPI-pBS e 73% para BPI-MS. Os compostos foram caracterizados por espectroscopia de RMN, Infravermelho e Ultravioleta-visível. A formação da mesofase foi avaliada através do desdobramento do sinal de RMN de 2 H em diferentes concentrações e nas temperaturas de 25o C e 50o C, bem como analisando as texturas das imagens de Microscopia Óptica de Luz Polarizada obtidas neste trabalho. Nas condições de temperatura e concentrações estudadas, observamos a formação da mesofase no sistema BPI-ES na solução aquosa a 0,2 M, indicando que este mesógeno poderia ser utilizado como meio de alinhamento para medidas anisotrópicas de RMN.


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  • Lyotropic liquid crystals have been used, among other applications, as alignment media in Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) experiments to generate anisotropy in the sample. In this way, the anisotropic NMR observables, such as dipolar coupling, quadrupolar coupling and chemical shift anisotropy, can be partially recovered, providing new geometric information about the molecular structure. In this work, three bisperilenimides were synthesized with peripheral solubilizing agents, containing sulfonates, to form chromonic phases soluble in aqueous medium. The synthesis of these compounds was carried out from the conjugation of perylenetetracarboxylic dianhydride with: aminoethanesulfonic acid, sulphanilic acid and aminomethanesulfonic acid, forming di(ethanesulfonic) perylene-3,4,9,10- bis(dicarboximide) disodium (BPI-ES), di(p-benzenesulfonic) perylene-3,4,9,10-bis(dicarboximide) diimidazole (BPI- pBS) and di(methanesulfonic) perylene-3,4,9,10-bis(dicarboximide) disodium (BPIMS), respectively. The reaction yields were 74 % for BPI-ES, 86% for BPI-p-BS and 73 % for BPI-MS. The compounds were characterized by NMR, Infrared and Ultraviolet-visible spectroscopy. The formation of the mesophase was evaluated by splitting the 2 H NMR signal at different concentrations at 25o C and 50o C, as well as analysing the textures of Polarized Light Microscopy images obtained in this work. The studied conditions of temperature and concentrations studied, it was observed the formation of the mesophase in the BPI-ES system at 0.2 M aqueous solution, indicating that this mesogen could be used as an alignment medium for anisotropic NMR measurements.

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  • RENATA PEREIRA DA SILVA
  • Nanocatalisadores à base de cobre para a produção de hidrogênio via desidrogenação do borohidreto de sódio 

  • Orientador : JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MARIANA PAOLA CABRERA
  • JARLEY FAGNER SILVA DO NASCIMENTO
  • Data: 29/09/2023

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  • A produção de hidrogênio tem sido um campo de intensa investigação devido ao seu potencial como vetor energético limpo e versátil. Este trabalho se concentra na utilização de nanocatalisadores de cobre, baseados em estruturas metal-orgânicas (MOFs), para a produção de hidrogênio via desidrogenação do borohidreto de sódio. O objetivo principal é avaliar o potencial desses nanocatalisadores e compreender seu desempenho na reação de desidrogenação. O estudo inicia-se com a análise da eficiência dos nanocatalisadores de cobre/MOFs como promotores da reação de desidrogenação do borohidreto de sódio. Avaliações detalhadas incluem a determinação dos rendimentos, taxas de formação e a frequência de rotação (TOF) em diferentes temperaturas (25 °C, 35 °C e 45 °C). Além disso, é investigada a viabilidade de reutilização dos nanocatalisadores/MOFs, visando avaliar a sua atividade catalítica em ciclos consecutivos. Outro ponto de interesse é a avaliação da estabilidade dos nanocatalisadores/MOFs em um meio alcalino. Este estudo oferece uma contribuição significativa para a pesquisa em produção de hidrogênio, ao explorar os nanocatalisadores de cobre/MOFs na desidrogenação do borohidreto de sódio. As caracterizações em FTIR dos catalisadores/MOFs foram realizadas antes e depois da reação de hidrólise, para observar ou identificar mudanças na estrutura molecular e em ligações químicas. Todas as análises foram conduzidas em triplicata para reduzir erros sistemáticos e determinar o desvio padrão dos resultados obtidos. A estabilidade catalítica foi um ponto de destaque na análise dos ciclos de reutilização do catalisador/MOF. Notou-se que, embora o Cu-BDC tenha mantido uma produção estável do segundo ao quinto ciclo, o ponto negativo dessa estabilidade tornou-se evidente no primeiro ciclo. Além disso, a introdução de NaOH no sistema apresentou um efeito inesperado, resultando em uma drástica queda na produção de hidrogênio.


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  • A produção de hidrogênio tem sido um campo de intensa investigação devido ao seu potencial como vetor energético limpo e versátil. Este trabalho se concentra na utilização de nanocatalisadores de cobre, baseados em estruturas metal-orgânicas (MOFs), para a produção de hidrogênio via desidrogenação do borohidreto de sódio. O objetivo principal é avaliar o potencial desses nanocatalisadores e compreender seu desempenho na reação de desidrogenação. O estudo inicia-se com a análise da eficiência dos nanocatalisadores de cobre/MOFs como promotores da reação de desidrogenação do borohidreto de sódio. Avaliações detalhadas incluem a determinação dos rendimentos, taxas de formação e a frequência de rotação (TOF) em diferentes temperaturas (25 °C, 35 °C e 45 °C). Além disso, é investigada a viabilidade de reutilização dos nanocatalisadores/MOFs, visando avaliar a sua atividade catalítica em ciclos consecutivos. Outro ponto de interesse é a avaliação da estabilidade dos nanocatalisadores/MOFs em um meio alcalino. Este estudo oferece uma contribuição significativa para a pesquisa em produção de hidrogênio, ao explorar os nanocatalisadores de cobre/MOFs na desidrogenação do borohidreto de sódio. As caracterizações em FTIR dos catalisadores/MOFs foram realizadas antes e depois da reação de hidrólise, para observar ou identificar mudanças na estrutura molecular e em ligações químicas. Todas as análises foram conduzidas em triplicata para reduzir erros sistemáticos e determinar o desvio padrão dos resultados obtidos. A estabilidade catalítica foi um ponto de destaque na análise dos ciclos de reutilização do catalisador/MOF. Notou-se que, embora o Cu-BDC tenha mantido uma produção estável do segundo ao quinto ciclo, o ponto negativo dessa estabilidade tornou-se evidente no primeiro ciclo. Além disso, a introdução de NaOH no sistema apresentou um efeito inesperado, resultando em uma drástica queda na produção de hidrogênio.

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  • LEDJANE MARIA ALVES OLIVEIRA
  • "ESTUDO E CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DE RESÍDUOS FOTOVOLTAICOS OBTIDOS POR SEPARAÇÃO MECÂNICA"

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MARIA SUELY COSTA DA CÂMARA
  • JOSÉ FERNANDO DAGNONE FIGUEIREDO
  • Data: 25/10/2023

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  • As mudanças climáticas são desafios para o nosso modo de vida, consumo e produção. Dentre as várias soluções apontadas, temos a transição energética em busca de energias mais limpas e renováveis como a energia solar. A capacidade instalada prevista de energia fotovoltaica para 2050 é de 5.000 GW. No entanto, o aumento da energia solar resulta em aumento significativo nos resíduos fotovoltaicos até 2050, estima-se que entre 60 e 78 milhões de toneladas. A reciclagem desses materiais é essencial para uma gestão ambientalmente adequada. Identificar e caracterizar quimicamente os componentes dos painéis solares é crucial para avaliar a pureza e viabilidade da reciclagem, aumentando o valor econômico das matérias-primas recuperáveis e promovendo uma economia circular. Atualmente, existem grupos de pesquisa e empresas desenvolvendo processos de separação dos materiais fotovoltaicos, utilizando técnicas físicas, químicas e tecnologias avançadas de separação. Em virtude do cenário supracitado, esse trabalho identificou e caracterizou quimicamente e cristalograficamente materiais fotovoltaicos separados mecanicamente na indústria de reciclagem, utilizando técnicas de Espectroscopia de Fluorescência de Raios-X e Difração de Raios-X, analisando o nível de pureza de cada componente e sua alteração estrutural após o processo de reciclagem, a fim de permitir, posteriormente, uma reinserção adequada desses materiais em diversos segmentos da indústria. Os resultados indicam que ao submeter materiais fotovoltaicos a um processo mecânico de separação, ocorre contaminação e alteração das características físico-químicas dos materiais. No entanto, no caso do EVA, que contém maiores quantidades de outro materiais como vidro e semicondutores agregados, a redução do tamanho das partículas resulta em uma maior pureza do material.Em relação à presença de metais pesados que poderiam contaminar o meio ambiente, a aplicação adicional de métodos de separação magnética ou uso de técnicas baseadas na densidade permitem uma significativa redução na concentração desses metais.


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  • Climate change challenges our way of life, consumption and production. Among the various solutions that have been suggested, we have the energy transition in search of cleaner, renewable energies such as solar power. The expected installed capacity of photovoltaic energy by 2050 is 5,000 GW. However, the increase in solar energy will result in a significant increase in photovoltaic waste by 2050, estimated between 60 and 78 million tons. Recycling said materials is essential for environmentally proper management. Identifying and chemically characterizing the components of solar panels is crucial for assessing the purity and feasibility of recycling, increasing the economic value of recoverable raw materials and promoting a circular economy. There are currently research groups and companies developing separation processes for photovoltaic materials, using physical and chemical techniques and advanced separation technologies. Due to the aforementioned scenario, the present work identified and chemically and crystallographically characterized mechanically separated photovoltaic materials in the recycling industry, using X-ray Fluorescence Spectroscopy and X-ray Diffraction techniques, analyzing the level of purity of each component and its structural alteration after the recycling process, in order to subsequently enable the appropriate reinsertion of the materials in various segments of the industry. The results indicate that when photovoltaic materials are subjected to a mechanical separation process, contamination occurs and the physical-chemical characteristics of the materials are altered. However, in the case of EVA, which contains greater quantities of other materials such as glass and aggregated semiconductors, the reduction in particle size results in greater purity of the material. With regard to the presence of heavy metals that could contaminate the environment, the additional application of magnetic separation methods or the use of density-based techniques allows for a significant reduction in the concentration of these metals.

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  • JOSEFA LUANA DA SILVA SOUSA
  • SÍNTESE MECANOQUÍMICA DE GRAFENO NITROGENADO: IMPACTO EM CULTIVAR MODELO NA ADMINISTRAÇÃO DE MACROELEMENTOS

  • Orientador : PETRUS D AMORIM SANTA CRUZ OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ETELINO JOSÉ MONTEIRO VERA CRUZ FEIJÓ DE MELO
  • PETRUS D AMORIM SANTA CRUZ OLIVEIRA
  • RICARDO SCHNEIDER
  • Data: 24/11/2023

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  • O Grafite é usado na agricultura mecanizada como lubrificante natural. O pó de grafite é adicionado às sementes com o único objetivo de reduzir o atrito com os mecanismos das semeadoras mecânicas. Neste estudo desenvolveu-se um sistema para fazer a esfoliação direta do pó de grafite Grafsolo® (Nacional de Grafite Ltda.) sob alta pressão de nitrogênio para obtenção de grafeno de poucas camadas (FLG) com incorporação de nitrogênio nas bordas, com vistas a agregar valor com a funcionalização do material lubrificante. Dentre N, P, K, o nitrogênio foi escolhido como macroelemento modelo, e um sistema de cultivo indoor completo foi projetado e automatizado para escolha de uma cultivar modelo como um ideótipo de planta para os ensaios. A partir dos parâmetros estabelecidos, o quiabo do tipo santa cruz foi escolhido como cultivar modelo, e os primeiros ensaios foram planejados e executados neste projeto de mestrado. Essa abordagem estabeleceu uma prova de conceito para a introdução de nitrogênio via alta pressão, enquanto aderiu a um processo livre de solventes e ambientalmente amigável. Como matéria-prima, a escolha do Grafsolo® foi estratégica, pois esse tipo de grafite em pó é amplamente utilizado em diversos cultivos pela agroindústria, sendo comercialmente disponível, o que favorece a viabilidade do escalonamento de produção. Com foco na aplicação agrícola, a pesquisa explorou a utilização do grafeno nitrogenado como revestimento de sementes de quiabo do tipo santa cruz 47 (ISLA Sementes Ltda.) durante o plantio, visando disponibilizar mais nitrogênio como macronutriente primário. Para isso, foram realizadas otimizações no sistema de moagem para obtenção do grafeno nitrogenado, assim como no sistema de cultivo indoor, garantindo um ambiente em condições similares ao natural para a germinação das sementes. A caracterização detalhada do material foi conduzida por meio de Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA) e Análise Térmica Diferencial (DTA). Com base nos resultados obtidos, através das análises de FTIR foi verificada a eficiência da esfoliação do grafite e presença de nitrogênio, bem como nas imagens de MEV, demonstrando a viabilidade da produção de grafeno nitrogenado por meio do método mecanoquímico de alta pressão.


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  • Graphite is used in mechanized agriculture as a natural lubricant. Graphite powder is added to the seeds with the sole aim of reducing friction with the mechanics of mechanical seeders. In this study, a system was developed to perform the direct exfoliation of graphite powder Grafsolo® (Nacional de Grafite Ltda.) under high nitrogen pressure to obtain few-layer graphene (FLG) with the incorporation of nitrogen at the edges to add value with the functionalization of the lubricating material. Among N, P, and K, Nitrogen was chosen as a macroelement model, and an entire indoor cultivation system was designed and automated to choose a cultivar model as a plant ideotype for the tests. Based on the established parameters, santa cruz okra was chosen as a cultivar model, and the first trials were planned and carried out at this master's project. This approach established a proof of concept (PoC) for introducing high-pressure nitrogen while adhering to a solvent-free and environmentally friendly process. As a raw material, the choice of Grafsolo® was strategic, as this type of powdered graphite is widely used in various crops by the agroindustry and is commercially available, which favors the feasibility of scaling production. Focusing on agricultural applications, the research explored nitrogenous graphene as a coating for okra seeds of the santa cruz 47 type (ISLA Sementes Ltda.) during planting, aiming to provide more nitrogen as a primary macronutrient. For this, optimizations were carried out in the milling system to obtain nitrogenous graphene and the indoor cultivation system, guaranteeing an environment in conditions similar to the natural one for seed germination. The detailed characterization of the material was conducted using infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and differential thermal analysis (DTA). Based on the results obtained, the efficiency of graphite exfoliation and the presence of nitrogen were verified through FTIR analysis. SEM images demonstrated the viability of producing nitrogenous graphene using the high-pressure mechanochemical method.

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  • EWELLYN SILVA SOUZA
  • Materiais Carbonáceos modificados com óxidos de metais de transição para aplicação em sistemas de armazenamento de energia.

  • Orientador : ANDRE GALEMBECK
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE GALEMBECK
  • GILBERTO AUGUSTO DE OLIVEIRA BRITO
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • Data: 30/11/2023

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  • Nos últimos anos, a indústria automobilistica tem requerido baterias chumboácido mais eficientes e mais confiáveis. Esta demanda decorre da utilização de sistemas elétricos que cumprem uma série de funções nos veículos, visando aumentar a comodidade do usuário e de dispositivos para reduzir o consumo de combustível. Um exemplo é a tecnologia start-stop que desliga o motor à combustão quando o veículo pára. As baterias utilizadas nestes veículos devem ser robustas e eficientes o suficiente para suportar um grande número de partidas do motor e manter os sistemas elétricos em funcionamento durante as paradas. Para acompanhar as demandas, a indústria de baterias vem, constantemente, introduzindo aprimoramentos aos acumuladores de energia. Como exemplo, podem ser citados alguns dos novos aditivos aplicados aos eletrodos negativos, tais como carbonos de alta área específica. Em geral, estes carbonos facilitam os processos de carga e descarga da bateria devido a uma série de modificações nas características do eletrodo negativo, facilitando a aceitação de carga da bateria. No entanto, muitos destes carbonos favorecem a reação de evolução de H2 no eletrodo negativo da bateria, elevando o consumo d’água e reduzindo a vida útil do dispositivo. Como uma estratégia de melhorar o desempenho de aceitação de carga e reduzir o consumo d’água, a proposta aqui apresentada é a modificação de carbonos com óxidos de metais com baixa corrente de troca para a reação de evolução de H2, tais como o Nb e o Zn. O óxido foi incorporado ao carbono em tratamento hidrotermal a partir da solução aquosa dos precursores metálicos solúveis, com posterior secagem e tratamento térmico em atmosfera inerte de N2. Os resultados obtidos em células chumbo-ácido de 5Ah de capacidade, mostraram que a modificação do carbono, promoveu uma redução considerável, cerca de 66%, na perda de água e um aumento significativo de eficiência na aceitação de carga, cerca de 89%, em comparação ao respectivo carbono sem a modificação. O carbono modificado apresentou características altamente desejáveis para aplicação como aditivo do eletrodo negativo de baterias chumbo-ácido e é uma estratégia a ser considerada para melhorar o desempenho e a eficiência deste tipo de acumulador.


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  • In recent years, the automotive industry has required more efficient and reliable leadacid batteries. This demand arises from the use of electrical systems providing various functions to the vehicles, aiming to enhance the driver convenience and some systems to reduce fuel consumption. An example is the start-stop technology that shuts off the combustion engine when the vehicle stops. The batteries used in these vehicles must be robust and efficient enough to withstand numerous engine ignition and keep the electrical systems operational during stops. To meet these demands, the battery industry has been constantly introducing developments to the lead-acid accumulators. For instance, some of the new additives applied to the negative electrodes, such as high specific surface area carbons. Generally, these carbons facilitate the battery's charging and discharging processes due to various modifications in the negative electrode characteristics, which improves the battery charge acceptance. However, many of these carbons increases the evolution of H2 on the negative electrode, increasing water consumption and reducing the device's lifespan. As a strategy to improve charge acceptance performance and reduce the water consumption, it is proposed here the carbon modification with low exchange current for the H2 evolution reaction metal oxides such as Nb and Zn. The oxide was incorporated into the carbon through a hydrothermal treatment using an aqueous solution of soluble metal precursors, followed by drying and thermal treatment in N2 atmosphere. The results obtained in 5 Ah lead-acid cells showed that the carbon modification led to a considerable reduction, approximately 66%, in water loss and a significant increase in charge acceptance efficiency, approximately 89%, compared to the respective pristine carbon. The modified carbon exhibited highly desirable characteristics for application as an additive to the negative electrode of lead-acid batteries and is a strategy to be considered for improving the performance and efficiency of this type of accumulator.

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  • DOUGLAS GOMES DA SILVA
  • ASSIMETRIA DE COORDENAÇÃO E SEU EFEITO NA INTENSIFICAÇÃO DA LUMINESCÊNCIA DE COMPLEXOS TERNÁRIOS DE EURÓPIO

  • Orientador : SIMONE MARIA DA CRUZ GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIMONE MARIA DA CRUZ GONCALVES
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • IVANI MALVESTITI
  • Data: 05/12/2023

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  • Os complexos ternários de európio, coordenados com ligantes β-dicetonatos, apresentam propriedades luminescentes quando expostos à radiação ultravioleta, sendo utilizados em diversas aplicações, como termômetros luminescentes, marcadores biológicos e diodos inorgânicos. No estudo de rotas sintéticas eficientes de complexos ternários de európio, destaca-se a Síntese Rápida, trabalho desenvolvido no Lom, com bons rendimentos e menores tempo de obtenção dos complexos. Um passo adiante nesta metodologia, foi o emprego de um reator de micro-ondas, que proporcionou uma abordagem mais sustentável com tempos de síntese ainda menores e maior pureza dos produtos. Além disto, nosso grupo constatou que a ordem de adição dos ligantes e a introdução de ligantes "quebradores de simetria" revelaram-se cruciais para intensificar a eficiência quântica da luminescência. Portanto, o interesse atual se concentra na exploração de propriedades de luminescência de complexos de európio com outros ligantes quebradores de simetria, adaptação da metodologia da Síntese Rápida via One Pot para reator de micro-ondas, empregando de diferentes sais de európio. Nesta dissertação, foram sintetizados complexos ternários luminescentes de európio, num reator de micro-ondas, com um e dois ligantes quebradores de simetria, que possuem, respectivamente, as seguintes fórmulas gerais: [EuX(β)2(L)2] e [EuX2(β)(L)3], onde X = Cl- ou NO3-, β = BTFA (4,4,4-trifluoro-1-fenilbutano-1,3-dionato) ou TTA (4,4,4-trifluoro-1-tiofen-2-il-butano-1,3-dionato) e L = TPPO (óxido de trifenilfosfina) ou PTSO (p-toluilsulfóxido). Neste trabalho avaliamos a influência dos ligantes Cl- e NO3- na estrutura dos complexos, seus rendimentos de síntese e eficiência quântica de luminescência (h%). Nossos resultados mostraram que de modo geral os complexos com o ligante Cl- possuem rendimentos de síntese superiores aos seus complexos correspondentes com o ligante NO3-, como no caso dos complexos [EuCl2(BTFA)(TPPO)3] e [Eu(NO3)2(BTFA)(TPPO)3] que apresentaram rendimentos de síntese de 91% e de 40%, respectivamente. A fim de entender a tendência encontrada experimentalmente, foram realizados cálculos computacionais das propriedades termodinâmicas, que corroboraram com os resultados experimentais, pois, ao avaliar a substituição de ligantes iônicos Cl- ou NO3- por um ou dois ligantes TTA ou BTFA, a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) aponta que as sínteses dos complexos com Cl- são energeticamente mais favoráveis que as demais com NO3-.  Já no que se refere aos resultados das propriedades de luminescência, a presença do ligante nitrato no complexo foi o fator impulsionador mais importante no aumento da eficiência quântica, seguido pela presença do ligante BTFA, como nos complexos [Eu(NO3)(BTFA)2(TPPO)2] (h = 57%), [Eu(NO3)2(BTFA)(TPPO)3] (h = 52%), [EuCl(BTFA)2(TPPO)2] (h = 51%) e [EuCl2(BTFA)(TPPO)3] (h = 49%).  Já a ausência do ligante nitrato ou cloreto levou à menores valores de eficiência quântica, como no complexo com três b-dicetonatos: [Eu(BTFA)3(TPPO)2] (h = 34%). Os resultados apontam que os ligantes inorgânicos parecem quebrar a simetria esférica do complexo, levando a uma intensificação da luminescência. Nosso estudo contribuiu para: o desenvolvimento de rotas sintéticas mais simples e econômicas, por procedimentos de micro-ondas, e estratégias de design para aumentar a luminescência em complexos de európio coordenados a ligantes β-dicetonatos utilizando ligantes inorgânicos.


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  • The europium ternary complexes, coordinated with β-diketonate ligands, exhibit luminescent properties under ultraviolet radiation and find applications as luminescent thermometers, biological markers, and inorganic diodes. Highlighting the efficient synthetic routes, the Faster Synthesis method, developed at Lom, demonstrates high yields and reduced complex acquisition times. Advancing this methodology, the use of a microwave reactor results in a more sustainable approach with even shorter synthesis times and enhanced product purity. Our findings emphasize the crucial role of ligand addition order and the introduction of "symmetry-breaking" ligands in intensifying luminescence quantum efficiency. Current focus involves exploring luminescence properties with other symmetry-breaking ligands, adapting the Rapid Synthesis methodology to microwave reactors using different europium salts. In this dissertation, luminescent europium ternary complexes were synthesized in a microwave reactor with one or two symmetry-breaking ligands, with general formulas [EuX(β)2(L)2] and [EuX2(β)(L)3], where X = Cl- or NO3-, β = BTFA (4,4,4-trifluoro-1-phenylbutan-1,3-dionate) or TTA (4,4,4-trifluoro-1-thiophen-2-yl-butan-1,3-dionate), and L = TPPO (triphenylphosphine oxide) or PTSO (p-tolylsulfoxide). Our evaluation of Cl- and NO3- ligands' influence on complex structure, synthesis yields, and luminescence efficiency revealed generally higher yields with Cl- ligands, exemplified by [EuCl2(BTFA)(TPPO)3] and [Eu(NO3)2(BTFA)(TPPO)3] showing synthesis yields of 91% and 40%, respectively. Computational calculations of thermodynamic properties supported experimental results, indicating energetically favorable syntheses with Cl- ligands compared to NO3-. Luminescence property results highlighted the significant impact of the nitrate ligand on increased quantum efficiency, followed by the BTFA ligand in complexes such as [Eu(NO3)(BTFA)2(TPPO)2] (η = 57%), [Eu(NO3)2(BTFA)(TPPO)3] (η = 52%), [EuCl(BTFA)2(TPPO)2] (η = 51%), and [EuCl2(BTFA)(TPPO)3] (η = 49%). Conversely, the absence of nitrate or chloride led to lower quantum efficiency, as observed in the complex with three β-diketonates: [Eu(BTFA)3(TPPO)2] (η = 34%). These results indicate that inorganic ligands appear to disrupt the spherical symmetry of the complex, enhancing luminescence. Our study contributes to the development of simpler and more economical synthetic routes using microwave procedures and design strategies to enhance luminescence in europium complexes coordinated with β-diketonate ligands incorporating inorganic ligands.

Teses
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  • LILIAN KÁSSIA CAVALCANTE DA SILVA DE ASSIS
  • FABRICAÇÃO DE NANOESTRUTURAS EM FILME DE GRANADA DE ÍTRIO E FERRO PARA ESTUDO DE FENÔMENOS DE SPINTRÔNICA



  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • ROBERTO LAZARO RODRIGUEZ SUAREZ
  • Data: 09/03/2023

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  • O objetivo geral deste trabalho é Fabricar filmes de YIG nanoestruturados de qualidade para estudo de fenômenos de spintrônica. Especificamente Obter filmes de YIG pelo método químico úmido MOD, com qualidade suficiente para estudo de fenômenos de spintrônica. Fazer também estudo estrutural detalhado de cada sistema utilizando Microscopia Eletrônica de Alta Resolução (HREM) para verificar os efeitos de desordem superficial nas propriedades magnéticas nos sistemas nanométricos fabricados por nós. Fabricar fendas e guias sobre os filmes de YIG previamente fabricados, a partir de processo de nanousinagem por IBL em FIB para estudo dispersão da dinâmica de dispersão de ondas de spin. Produzir arranjos de nanoestruturas quadradas, circulares, retangulares alongadas nos filmes de YIG sobre Si (100) por processo EBL e IBL para estudo de fenômenos spintrônicos observados em filmes obtidos por técnicas convencionais. Utilizar de técnicas FIB e EBL para formação de estruturas híbridas feitas de filmes de YIG e platina para simulação de efeitos spintrônicos resultantes em dispositivos spintrônicos híbridos.


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  • The general objective of this work is to manufacture quality nanostructured YIG films for the study of spintronics phenomena. Specifically Obtain YIG films by the MOD wet chemical method, with sufficient quality for the study of spintronics phenomena. Also make a detailed structural study of each system using High Resolution Electron Microscopy (HREM) to verify the effects of surface disorder on the magnetic properties in nanometric systems manufactured by us. Manufacture slits and guides on the previously manufactured YIG films, from a nanomachining process by IBL in FIB to study the dispersion of spin wave dispersion dynamics. To produce arrays of elongated square, circular, rectangular nanostructures in YIG films on Si (100) by EBL and IBL processes to study spintronic
    phenomena observed in films obtained by conventional techniques. Using FIB and EBL techniques to form hybrid structures made of YIG and platinum films to simulate spintronic effects resulting in hybrid spintronic devices.


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  • ELIBE SILVA SOUZA
  • Nanocompósitos Baseados em Redes Metalorgânicas de Zinco como Suportes de Nanopartículas Metálicas: Catalisadores para Produção de Hidrogênio e Agentes Biocidas

  • Orientador : JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GIOVANNIA ARAUJO DE LIMA PEREIRA
  • JANILSON ALVES FERREIRA
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • Data: 19/04/2023

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  • A nanotecnologia, como um campo emergente, é amplamente utilizada nas áreas de geração de energia limpa e saúde pública, que são problemas globais atuais e relevantes a serem resolvidos. Nesse sentido, as nanopartículas metálicas (MNPs) foram extensivamente estudados por suas propriedades magnéticas, eletrônicas, ópticas, antimicrobianas e catalítica. A manipulação de MNPs para criar novos materiais com propriedades físico-químicas específicas desejadas tem se mostrado promissora. A combinação de MNPs com um nanomaterial poroso, como MetalOrganic Framework (MOF), suprime o principal problema das aplicações de MNPs, que é a agregação decorrente das elevadas energias de superfície. O presente trabalho apresenta a síntese e caracterização de nanocompósitos baseados em MOFs de zinco, [Zn(1,3-bdc)(Bzim)] e [Zn(mim)], como suporte para incorporação de MNPs (M= Cu, Ag ou Au) a fim de evitar agregação e melhorar as propriedades com relação as suas contrapartes. Para essa prova de conceito foram utilizados os métodos Ship in bottle e One-pot. Os materiais sintetizados foram caracterizados por DRX, MEV, FTIR, ICP-OES, TGA/DTA e BET. As MNPs foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do UV-visível. As propriedades catalíticas dos materiais sintetizados foram avaliadas utilizando método de deslocamento de água, medindo-se o volume de gás de hidrogênio gerado na desidrogenação da molécula armazenadora de hidrogênio NHBHcom a dependência do tempo, variando temperatura e NaOH. As propriedades antibacterianas foram avaliadas a partir de testes pelo método de difusão em disco nas bactérias contra cepas de bactérias Grampositivas e Gram-negativas. A incorporação de MNPs pelos métodos utilizados não alterou a estabilidade e características cristalinas estruturais dos nanomateriais. Os nanocompósitos OP:AuNPs@Zn(mim) e OP:AgNPs@Zn(mim) se destacaram como catalisadores por apresentarem excelentes atividades catalíticas na hidrólise de NHBH, com elevadas taxas de geração de hidrogênio (1979,53 mL min-1 gAu-1 e 3352,71 mL min-1 gAg-1) e alta eficiência (69,16 % e 98,5%). As energias de ativação foram 19,6 KJ.mol-1 para OP:AuNPs@Zn(mim) e 38,13 kJ.mol-1 para OP:AgNPs@Zn(mim), que são menores do que para a maioria dos catalisadores contendo Au/Ag-MOF usados na hidrólise de NHBHdescritos em a literatura. Além disso, esses catalisadores revelaram boa estabilidade e reutilização, preservando 71,42 %, OP:AuNPs@Zn(mim), e 88,23 %, OP:AgNPs@Zn(mim), de suas atividades catalíticas iniciais após cinco ciclos. Como agentes biocidas, o suporte Zn(1,3-bdc) (Bzim)impediu efetivamente a agregação de MNPs e as propriedades bactericidas dos nanocompósitos foram aprimoradas de até treze vezes maior que a nanopartícula sem o suporte metalorgânico e de até dezesseis vezes maior do que o antibiótico amoxicilina. Portanto, os materiais aqui apresentados se mostraram excelentes candidatos para produzir hidrogênio a partir de NHBH, em particular, OP:AgNPs@Zn(mim), com a combinação do método de síntese simples, baixa temperatura de reação, solvente ecologicamente correto, baixo teor de MNPs, custo relativamente baixo e condições moderadas de desidrogenação. Sob outra perspectiva, os nanocompósitos do suporte Zn(1,3-bdc) (Bzim)com AgNPs e CuNPs se mostraram promissores como agentes biocidas, sendo mais econômicos e com baixo teor de MNPs.




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  • Nanotechnology, as an emerging field, is widely used in the areas of clean energy generation and public health, which are current and relevant global problems to be solved. In this sense, metallic nanoparticles (MNPs) have been extensively studied for their magnetic, electronic, optical, antimicrobial and catalytic properties. The manipulation of MNPs to create new materials with specific desired physicochemical properties has shown promise. The combination of MNPs with a porous nanomaterial, such as Metal-Organic Framework (MOF), suppresses the main problem of MNP applications, which is the aggregation resulting from high surface energies. This work presents the synthesis and characterization of nanocomposites based on zinc MOFs, [Zn(1,3-bdc)(Bzim)] and [Zn(mim)], as support for the incorporation of MNPs (M= Cu, Ag or Au) in order to avoid aggregation and improve properties with respect to their counterparts. For this proof of concept, the Ship in bottle and One-pot methods were used. The synthesized materials were characterized by XRD, SEM, FTIR, ICP-OES, TGA/DTA and BET. MNPs were characterized by absorption spectroscopy in the UVvisible region. The catalytic properties of the synthesized materials were evaluated using the water displacement method, measuring the volume of hydrogen gas generated in the dehydrogenation of the hydrogen storage molecule NHBHwith the dependence of time, varying temperature and NaOH. Antibacterial properties were evaluated from disc diffusion tests on bacteria against Gram-positive and Gramnegative bacterial strains. The incorporation of MNPs by the methods used did not alter the stability and structural crystalline characteristics of the nanomaterials. The nanocomposites OP:AuNPs@Zn(mim) and OP:AgNPs@Zn(mim) stood out as catalysts for presenting excellent catalytic activities in the hydrolysis of NHBH, with high rates of hydrogen generation (1979.53 mL min-1 gAu- 1 and 3352.71 mL min-1 gAg- 1) and high efficiency (69.16% and 98.5%). The activation energies were 19.6 kJ.mol- 1 for OP:AuNPs@Zn(mim) and 38.13 kJ.mol-1 for OP:AgNPs@Zn(mim), which are lower than for most of the catalysts containing Au/Ag-MOF used in the hydrolysis of NHBHdescribed in the literature. Furthermore, these catalysts showed good stability and reuse, preserving 71.42%, OP:AuNPs@Zn(mim), and 88.23%, OP:AgNPs@Zn(mim), of their initial catalytic activities after five cycles. As biocidal agents, the Zn(1,3-bdc) (Bzim)support effectively prevented the aggregation of MNPs and the bactericidal properties of the nanocomposites were enhanced up to thirteen times greater than the nanoparticle without the metalorganic support and up to sixteen times greater than the antibiotic amoxicillin. Therefore, the materials presented here proved to be excellent candidates to produce hydrogen from NHBH, in particular, OP:AgNPs@Zn(mim), with the combination of a simple synthesis method, low reaction temperature, environmentally friendly solvent, low content of of MNPs, relatively low cost and mild dehydrogenation conditions. From another perspective, the nanocomposites of the Zn(1,3-bdc) (Bzim)support with AgNPs and CuNPs showed promise as biocidal agents, being more economical and with a low content of MNPs.

     

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  • JOÃO RICARDO PEREIRA DA SILVA
  • COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS DE QUITOSANA E CIMENTO PORTLAND: PRODUÇÃO, ANÁLISE DE INTERAÇÕES ESTRUTURAIS E PROPRIEDADES DE INTERESSE NA CONSTRUÇÃO CIVIL

  • Orientador : PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • YÊDA VIEIRA PÓVOAS
  • Data: 11/05/2023

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  • A construção civil exerce função importante no consumo de energia em todo o mundo e influência, de forma significativa, o consumo total de recursos naturais e as emissões de CO2. A utilização de materiais renováveis está intrinsecamente relacionada à pesquisa e à inovação. A reutilização, a reciclagem, bem como o desenvolvimento de novos materiais e a descoberta de novas aplicações para materiais renováveis já conhecidos, podem contribuir de maneira expressiva para o desenvolvimento sustentável. A quitosana (CS) é um biopolímero com uma estrutura química e características únicas aliadas à sua farta disponibilidade como derivado da quitina, fazem com que suas possibilidades de aplicação nos mais diferentes campos tecnológicos, tenha se expandido consideravelmente. No presente trabalho, a utilização da quitosana para produção de compósitos cimentícios é apresentada e discutida. A influência da quitosana incorporada nos compósitos por meio de teores ótimos foi avaliada. Os teores de quitosana incorporados na dosagem foram 0,1%; 0,3% e 0,4%, com relação à massa de cimento. Também nos concretos e nas argamassas, foram realizados testes de resistência à compressão e consistência. As microestruturas foram examinadas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e TG/DSC. Como resultado, o pó de CS não apenas tem um efeito físico na hidratação do cimento, mas também, tem um efeito químico influenciando na quantidade e no tipo de hidratos formados. Também, são apresentadas relações entre água quimicamente ligada, influência do material cimentício suplementar na hidratação do cimento e durabilidade. Nenhum efeito adverso foi observado no comportamento microestrutural dos compósitos devido à substituição do cimento por pó de CS. Os resultados apresentaram-se favoráveis à incorporação da quitosana (até 0,4% de substituição), sendo positivos quanto às propriedades mecânicas e durabilidade para a maioria das técnicas utilizadas, o que indica fortemente que a quitosana pode ser considerada como material promissor a ser incorporado na produção de concreto.

     


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  • Civil construction plays an important role in energy consumption worldwide and significantly influences the total consumption of natural resources and CO2 emissions. The use of renewable materials is intrinsically related to research and innovation. Reuse, recycling, as well as the development of new materials and the discovery of new applications for already known renewable materials, can significantly contribute to sustainable development. Chitosan (CS) is a biopolymer with a unique chemical structure and characteristics, combined with its abundant availability as a derivative of chitin, which means that its application possibilities in the most different technological fields have expanded considerably. In the present work, the use of chitosan for the production of cementitious composites is presented and discussed. The influence of chitosan incorporated in the composites through optimal levels was evaluated. The chitosan contents incorporated in the dosage were 0.1%; 0.3% and 0.4%, in relation to the cement mass. Also in concrete and mortar, compressive strength and consistency tests were carried out. The microstructures were examined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence (FRX), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and TG/DSC. As a result, CS powder not only has a physical effect on cement hydration, but also has a chemical effect influencing the amount and type of hydrates formed. Also, relationships between chemically bound water, influence of supplementary cementitious material on cement hydration and durability are presented. No adverse effect was observed on the microstructural behavior of the composites due to the replacement of cement by CS powder. The results were favorable to the incorporation of chitosan (up to 0.4% substitution), being positive in terms of mechanical properties and durability for most of the techniques used, which strongly indicates that chitosan can be considered as a promising material to be incorporated in the production of concret.

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  • JOSÉ AUGUSTO DE ALMEIDA NASCIMENTO
  • NANOCOMPÓSITOS BIODEGRADÁVEIS À BASE DE AMIDO DE ARARUTA E POLI(ÁLCOOL VINÍLICO) PARA APLICAÇÃO EM EMBALAGENS ATIVAS 

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EVANDO SANTOS ARAÚJO
  • NELSON CÁRDENAS OLIVIER
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • SARA HORACIO DE OLIVEIRA MACIEL
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 23/05/2023

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  • Blendas poliméricas biodegradáveis têm sido amplamente estudadas devido ao seu potencial de reduzir o impacto ambiental causado por materiais não biodegradáveis. O amido de araruta (AMD) e o poli(álcool vinílico) (PVA), são polímeros de interesse devido as suas propriedades biodegradáveis, baixo impacto ambiental, baixo custo e fácil manuseio. O presente trabalho foi dividido em duas partes. A primeira parte consistiu no desenvolvimento e caracterização de filmes e blendas de PVA e AMD, avaliando o efeito do glicerol (_G) em diferentes proporções como plastificante.  A adição de glicerol melhorou as propriedades mecânicas das blendas, aumentando a elongação na ruptura em até 667%. Por outro lado, a presença do plastificante afetou negativamente outras propriedades, aumentando a permeabilidade ao vapor de água (WVP), solubilidade e características hidrofílicas, reduziu a estabilidade térmica e o índice de cristalinidade. As blendas à base de AMD/PVA sem adição de glicerol apresentaram melhores propriedades físico-químicas, indicando forte interação química entre os dois tipos de cadeias poliméricas (segundo análise FTIR) e uma morfologia homogênea (análise morfológica por MEV). Em geral, a diminuição do teor de AMD melhorou as propriedades mecânicas e a WVP, tornando o filme menos hidrofílico. Em conclusão, os filmes e blendas à base de AMD/PVA preparados por casting, com ou sem glicerol, são materiais biodegradáveis adequados para aplicações em embalagens. Diante do exposto, a blenda polimérica PVA/AMD (50/50) sem plastificante, foi selecionada para estudos posteriores na incorporação de nanopartículas para a produção de embalagens ativas. A segunda parte do trabalho refere-se a síntese e caracterização de nanopartículas de quitosana contendo ácido ascórbico (NPchi_AA), e na preparação e caracterização de filmes nanocompósitos (NC) à base da blenda PVA/AMD (50/50) incorporados com NPchi_AA. As NPchi_AA foram obtidas pelo método de gelificação iônica e caracterizadas quanto ao tamanho, estabilidade das suspensões, morfologia e atividade antioxidante. Para as NPchi_AA, os resultados por espalhamento de luz dinâmico (DLS) e MEV indicaram morfologia homogênea, forma esférica e tamanho de ~240 nm. A medida do potencial zeta indicou boa estabilidade da suspensão. Os filmes NC, assim como as NPchi_AA, foram avaliados quanto às suas atividades antioxidante pelas análises DPPH (2,2- difenil- 1- picril-hidrazil) e FRAP (Poder Antioxidante em Reduzir o Ferro). Os resultados mostraram que ambos se apresentaram como fortes agentes antioxidantes, sendo promissores para serem utilizados como embalagens ativas antioxidantes para alimentos.


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  • BLENDAS POLIMÉRICAS: INTERAÇÕES E PROPRIEDADES

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  • JESSICA ITAIANE RAMOS DE SOUZA
  • PROPRIEDADES TOPOLÓGICAS DAS REDES DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUA EM DIFERENTES CONDIÇÕES

  • Orientador : RICARDO LUIZ LONGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIA CRISTINA BERNARDES BARBOSA
  • DENYS EWERTON DA SILVA SANTOS
  • FILIPE DA SILVA LIMA
  • RICARDO LUIZ LONGO
  • SERGIO WLADEMIR DA SILVA APOLINARIO
  • Data: 01/06/2023

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  • A água líquida não-confinada (bulk) e confinada apresentam arranjos moleculares estruturados que estão relacionados às suas propriedades incomuns (ou “anômalas”). Essas características são atribuídas à estrutura e dinâmica das redes de ligações de hidrogênio formadas e mantida por essa interação intermolecular dominante. As propriedades dessas redes foram investigadas por descritores topológicos de redes complexas (binárias e ponderadas) e por estatísticas de ilhas para a água bulk em temperaturas entre 0 e 100 °C e da água confinada em micelas reversas. A água nessas diferentes condições foi simulada com métodos de Metropolis Monte Carlo e de dinâmica molecular com os modelos de potencial TIP4P/2005 e TIP3P, respectivamente. Para a água bulk em diferentes temperaturas, as redes de ligações de hidrogênio são percoladas, mas o descritor semiglobal de comprimento médio de caminho, L, apresentou uma distribuição trimodal, cujas áreas são dependentes da temperatura. Considerando o equilíbrio entre esses três conjuntos de redes, a entalpia e a entropia padrão de equilíbrio foram determinadas pela primeira vez, fornecendo propriedades termodinâmicas das heterogeneidades estruturais da água líquida com perspectivas interessantes para modelar essas propriedades quantitativas das redes de ligações de hidrogênio. Para a água confinada uma distribuição bimodal de L foi observada apenas para a água confinada na micela maior ( ), cujo comportamento se assemelha ao da água bulk. A água nos três confinamentos com 22,2, 15,4 e 2,2 exibem características de redes de pequeno mundo (small-world), pois apresentaram L comparável à da rede aleatória correspondente, enquanto o coeficiente de agregação é muito maior que aquele da rede aleatória. Em especial, a água confinada na micela menor ( ), mostrou traços de uma subclasse de redes de pequeno mundo, larga-escala (broad-scale) e apresentou uma restrição significativa nas ligações de hidrogênio formadas. Com exceção do comprimento de caminho, L, as propriedades topológicas das redes binárias e ponderadas de todos os sistemas estudados apresentam comportamentos similares.


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  • Bulk and confined liquid water exhibit highly structured molecular arrangements related to their unusual (or "anomalous") properties. These characteristics are attributed to the structure and dynamics of the hydrogen bonding networks formed and maintained by this dominant intermolecular interaction. In this work, we performed a topological analysis based on complex networks (binary and weighted) and island statistics of hydrogen bonding networks of bulk water at different temperatures and of water confined in reverse micelles. The influence of temperature on liquid water structures and the effect of confinement on the topological properties of hydrogen bonding networks we investigated using Metropolis Monte Carlo and molecular dynamics simulations with TIP4P/2005 and TIP3P potential models, respectively. For bulk water at different temperatures, results showed that, at all temperatures evaluated, the hydrogen bonding network in water has a characteristic topology of a percolated network. However, the semi-global path length descriptor, L, shows a trimodal distribution with temperature-dependent areas. Considering the equilibrium between these three sets of networks, the standard enthalpy and entropy of equilibrium were determined for the first time, providing new insights into the structural heterogeneities of liquid water with exciting perspectives for modeling these quantitative properties of hydrogen bonding networks. For confined water, a bimodal distribution of L was observed only for water confined in the larger micelle , whose behavior is similar to bulk water. The water in the three confinements studied here exhibit characteristics of small-world networks, as they presented e . In particular, the water confined in the smaller micelle ( ) showed traces of a subclass of small-world networks, large-scale (broad-scale), and showed a significant restriction in the hydrogen bonds formed. Except for the path length, L, the topological properties of binary and weighted networks of all the systems studied here show similar behavior.

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  • DAIANE DE SOUZA CARVALHO
  • SÍNTESE E APLICAÇÃO DE GÉIS POLIMÉRICOS COMO MEIOS DE ALINHAMENTO EM RMN

  • Orientador : ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MASSIMO LAZZARI
  • ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • JUAN CARLOS FUENTES-MONTEVERDE
  • VICTOR MANUEL SANCHEZ PEDREGAL
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 21/07/2023

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  • Três polímeros reticulados foram preparados neste trabalho, a saber, poly-N,Ndimetilacrilamida/acrilonitrila (p-DMA/AN), poly (acrilonitrila/ácido 2-acrilamida-2-metil-1-propano sulfônico) (p-AN/AMPS) e poliestireno (PS) por meio de síntese radicalar. Estes polímeros foram intumescidos em uma variedade de solventes fornecendo diferentes géis poliméricos. Todos eles puderam ser comprimidos mecanicamente, de forma reversível, gerando a anisotropia necessária para serem empregados como meios de alinhamento de RMN para a medição de parâmetros anisotrópicos de RMN, como os acoplamentos dipolares residuais (RDCs) ou as anisotropias do deslocamento químico residual (RCSAs), parâmetros que foram posteriormente aplicados para fins de elucidação estrutural de pequenas moléculas. O copolímero p-DMA/AN pôde ser intumescido eficientemente nos solventes orgânicos polares acetonitrila-d3 e metanol-d4, enquanto o copolímero iônico p-AN/AMPS foi compatível com D2O. Por outro lado, o polímero PS pôde ser intumescido em tolueno, dioxano, tetrahidrofurano e clorofórmio. A avaliação inicial do comportamento de RMN desses géis realizou-se através da medição da divisão quadrupolar dos solvente deuterados em experimentos de RMN de 2H após compressão mecânica. O comportamento de todos esses géis como meio de alinhamento de RMN foi estudado em diferentes moléculas orgânicas. Os géis de p-DMA/AN foram testados nos produtos naturais α-santonin e brucina, enquanto foram empregadas as moléculas de sacarose, 5-norbornen-2-ol, azidotimidina (AZT) e cefuroxima para os géis de p-AN/AMPS. Finalmente, o gel de PS foi testado usando a molécula de brucina. RDCs de próton-carbono e RCSAs de carbono para todas essas moléculas foram extraídos com a ajuda de experimentos 1H-13C HSQC bidimensionais e experimentos unidimensionais {1H}-13C, respectivamente. Esses dados foram ajustados a modelos moleculares tridimensionais usando o método de decomposição de valor singular e a qualidade do ajuste foi expressa em termos do desvio quadrático médio escalado Q. O gel p-DMA/na apresentou bom desempenho para a medição de RDCs em acetonitrila-d3 e metanol-d4. Para as moléculas de α-santonina e brucina em acetonitrila- d3, os RDCs foram medidos em uma faixa de -14,4 a 5,4 Hz (Q=0,011). e -9,9 a 23,0 Hz (Q=0,047). Em metanol-d4, a brucina forneceu RDCs em uma faixa de -15,1 a 15,9 Hz (Q=0,069). Em todos os casos, o diastereoisômero correto pôde ser determinado dentre o conjunto de diastereoisômeros correspondentes. No entanto, quer em acetonitrila-d3, quer em metanol-d4, os 13C-RCSAs extraídos não tiveram precisão suficiente para serem aplicados à discriminação de diastereoisômeros devido à largura excessiva dos sinais. O gel p-AN/AMPS teve um bom desempenho na medição de RDCs em D2O, conforme testado nas moléculas de sacarose e 5-norbornen-2-ol. Valores de RDC na faixa de -8,0 a 11,0 Hz foram obtidos para sacarose, correspondendo a um fator Q de 0,016 para o melhor modelo conformacional, enquanto para 5-norbornel-2-ol foram obtidos RDCs entre -14,7 a 30,9 Hz (Q=0,069). Por fim, o gel de poliestireno obtido a partir do intumescimento em tolueno-d8 forneceu valores precisos de RDCs e RCSAs, como foi testado para a molécula de brucina com valores de RDC e RCSA, nas faixas de -13,0 a 8,0 Hz e 0,057 a 0,120 ppm, respectivamente. O ajuste desses valores de RDCs e RCSAs forneceu fatores Q de 0,052 e 0,076, respectivamente.


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  • Neste trabalho foram desenvolvidos dois novos géis poliméricos aplicados à RMN em meios orientados para o estudo da elucidação estrutural de moléculas orgânicas pequenas a partir de parâmetros anisotrópicos, como o acoplamento dipolar residual (RDC) e anisotropia do deslocamento químico residual (RCSA). A eficiência do gel de N,N-dimetilacrilamida/acrilonitrila (DMA/AN), compatível com acetonitrila-d3 e metanol-d4 como meio de alinhamento, foi testada usando as moléculas α-santonina e brucina. O gel de acrilonitrila/ácido 2-acrilamida-2- metil-1-propano sulfônico (AN/AMPS), compatível com D2O, foi testado com as moléculas sacarose e lactose. Para isto foram realizados experimentos de RMN uni e bidimensionais. A determinação do espaço conformacional das moléculas foram explorados a partir de cálculos de mecânica molecular, usando o campo de força MMFF94. O gel de (DMA/AN) compatível com acetonitrila-d3 apresentou um bom desempenho para extração de medidas de RDCs. Para a molécula de α-santonina os valores de RDCs ficaram na faixa de -14,4 a 5,4 Hz e o fator de qualidade Q de 0,011. Para a molécula de brucina os valores de RDCs variaram de -9,9 a 23,1 Hz e fator de qualidade Q de 0,047. Com esses valores de RDCs foi possível determinar a configuração relativa das moléculas testes. Os resultados usando apenas dados de RCSAs não foram adequados para a discriminação correta das moléculas, devido aos sinais serem muito alargados nos espectros de RMN de 13C. O gel de (DMA/AN) compatível com metanol-d4 apresentou um comportamento adequado para extração de RDCs com valores na faixa de -15,1 a 15,9 Hz e fator de qualidade Q de 0,069, o que possibilitou a configuração relativa correta da brucina. Porém, devido ao alargamento dos sinais nos espectros de RMN de 13C poucas medidas puderam ser extraídas e, dessa forma, não foi possível obter resultados satisfatórios de RCSAs. Por fim, o gel de AN/AMPS apresentou um bom desempenho para extração de medidas de RDCs em D2O usando as moléculas de sacarose e lactose, com valores na faixa de -9,3 a 3,5 Hz e -6,8 a 2,0 Hz, respectivamente. Com os resultados da sacarose, o fator de qualidade Q de 0,127 foi obtido para o melhor conjunto de conformações. Para a α-lactose e β-lactose os valores do fator de qualidade Q foram 0,078 e 0,089, respectivamente.

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  • TALITA JORDANNA DE SOUZA RAMOS
  • EMISSÃO DISCRETA E CONTÍNUA DE LUZ POR CONVERSÃO ASCENDENTE DE ENERGIA EM ÓXIDOS DOPADOS COM ÍONS LANTANÍDEOS

  • Orientador : OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO
  • DANILO MANZANI
  • VERÓNICA CORTÉS DE ZEA BERMÚDEZ
  • LUÍS ANTÓNIO FERREIRA MARTINS DIAS CARLOS
  • Data: 28/07/2023

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  • Em materiais inorgânicos, baseados ou dopados, com lantanídeos a luminescência por conversão ascendente de energia (UC) pode ser mediada por mecanismos distintos, como absorção de estado excitado, conversão ascendente por transferência de energia e processos de avalanche de fótons. No entanto, esses mecanismos levam à emissão UC caracterizadas por espectros discretos e, portanto, não podem explicar a geração de luz branca caracterizada por espectro contínuo observada em óxidos de lantanídeos puros, dopados, ou codopados perante excitação no infravermelho próximo (NIR). Apresentamos nesta tese nossa contribuição com a elucidação do mecanismo promotor da emissão de luz branca, caracterizada por espectro contínuo, mediante excitação no NIR, em função a composição das amostras, condutividade térmica, distribuição e tamanho de partículas, bem como as condições de excitação (comprimento de onda, ciclos e tempo de excitação). Elaboramos um estudo do comportamento fotofísico para misturas mecânicas de óxidos comerciais Gd2O3, Yb2O3 e Er2O3, e para nanopartículas sintetizadas com composições: Yb2O3 e Er2O3 (puros); (Gd0,99Er0,01)2O3 e (Gd0,99Yb0,01)2O3 (dopados); e (Gd0,89Yb0,10Er0,01)2O3 (codopado), em função da temperatura, umidade e pressão. As características espectrais e temporais observadas para a emissão caracterizada por banda larga, nomeadamente, os ajustes da emissão na região do visível à curva de emissão de corpo negro e a análise da dinâmica temporal mediante diferentes densidades de potência (que mostram os padrões consistentes com os tempos de aquecimento e resfriamento) sugerem que a emissão de luz branca tenha origem térmica. Isto é corroborado pelo comportamento da transição do espectro de emissão UC discreto para contínuo causada pelo aquecimento da amostra pelo laser. As nanopartículas sintetizadas (Gd0,89Yb0,10Er0,01)2O3 se comportam como termômetros luminescentes primários (após excitação em NIR) na faixa de 299–363 K, usando a razão de intensidade da emissão do Er3+ 2H11/2→4 I15/2 / 4S3/2→4 I15/2, e como termômetro luminescente secundário em 1949–3086 K, com base na curva de distribuição do corpo negro da emissão de luz branca observada. Os resultados referentes à relação entre a temperatura da região sob excitação com a densidade de potência utilizada para excitar a amostra serão úteis para o desenvolvimento de modelos teóricos e para a resolução das equações diferenciais que descrevem a emissão de luz branca por aquecimento a laser.


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  • In inorganic materials, based on or doped with lanthanides, energy upconversion (UC) luminescence can be mediated by different mechanisms, such as excited state absorption, energy transfer upconversion, and photon avalanche processes. However, these mechanisms lead to UC emission characterized by discrete spectra and, therefore, cannot explain the generation of white light characterized by continuous spectrum observed in pure, doped, or co-doped lanthanide oxides upon NIR excitation. In this thesis, we present our contribution to the elucidation of the mechanism that promotes the emission of white light, characterized by a continuous spectrum, upon excitation in the NIR, depending on the composition of the samples, thermal conductivity, distribution, and size of particles, as well as the conditions of excitation (wavelength, cycles, and excitation time). We elaborated a study of the photophysical behavior for mechanical mixtures of commercial oxides Gd2O3, Yb2O3 and Er2O3, and for synthesized nanoparticles with compositions: Yb2O3 and Er2O3 (pure); (Gd0,99Er0,01)2O3 and (Gd0,99Yb0,01)2O3 (doped); and (Gd0,89Yb0,10Er0,01)2O3 (co-doped), as a function of temperature, humidity, and pressure. The spectral and temporal behaviors observed for the emission characterized by broadband, namely, the fits of the emission in the visible region to the blackbody emission curve and the analysis of the temporal dynamics for different power densities (which show the patterns consistent with heating and cooling steps) suggest that the white light emission is of thermal origin. This is corroborated by the transition of the discrete to continuous UC emission caused by the optical heating of the sample. The synthesized nanoparticles (Gd0,89Yb0,10Er0,01)2O3 behave as primary luminescent thermometers (under NIR excitation) in the range of 299–363 K, using the Er3+ emission intensity ratio 2H11/2→4 I15/2/ 4S3/2→4 I15/2, and as a secondary luminescent thermometer in the range 1949–3086 K, based on the blackbody distribution curve of the observed white light emission. The results regarding the relationship between the temperature of the excitation region and the power density used to excite the sample will be useful for the development of theoretical models and for solving the differential equations that describe the emission of white light by laser heating.

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  • KARINA CARVALHO DE SOUZA
  • PRODUÇÃO E AVALIAÇÃO DE CELULOSE BACTERIANA EM MEIOS DE CULTURA DE BAIXO CUSTO PARA APLICAÇÃO EM EMBALAGENS SUSTENTÁVEIS

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • CRISTIANA MARIA PEDROSO YOSHIDA
  • FELIPE PEDRO DA COSTA GOMES
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • SARA HORACIO DE OLIVEIRA MACIEL
  • Data: 02/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A celulose, representada pela fórmula (C6H10O5)n, é um polissacarídeo que pode ter origem vegetal ou microbiana. Sua produção por via bacteriana, pelo seu alto grau de pureza e propriedades tem potencial para aplicações pelas indústrias médica, de produtos farmacêuticos, cosméticos, alimentos, embalagens, compósitos, entre outros. A produção de nanofibrilas de celulose pura pelas bactérias do gênero Komagataeibacter ocorre a partir do consumo de glicose no meio, metabolizada em celulose pelos microrganismos. Neste estudo, os ensaios foram divididos em três etapas: a primeira foi realizada utilizando o amido, presente nos grãos de arroz
    e milho, como fonte de carbono para produção de CB. Para isso, o amido foi hidrolisado por fungos (Aspergillus oryzae) para a obtenção de glicose, utilizada para a produção de CB. Os resultados obtidos mostraram um rendimento máximo de 2,80 ± 0,43 g / L de CB obtida com o meio de arroz hidrolisado. Na segunda etapa dos experimentos, a produção de CB foi realizada utilizando uma solução salina, de composição própria, com adição de carboidratos e/ou proteinas(Glicose, Glicerol, Sacarose, Frutose, Peptona, Extrato de Levedura ou Manitol) como fontes de carbono. O rendimento máximo de 5,72 ± 0,01 g / L de CB foi obtido com o meio contendo Sacarose. Na terceira etapa, o protótipo de uma embalagem sustentável, com característica de uma embalagem de papel, foi desenvolvido. Todos os materiais produzidos foram caracterizados quanto à morfologia (Microscopia Eletrônica de Varredura- MEV), cristalinidade (Difratometria de raios X- DRX), estabilidade térmica (Análise Termogravimétrica-TGA) e análise dos grupos funcionais (Infravermelho com Transformada de Fourier- FTIR). Na primeira etapa das caracterizações, o FTIR confirmou os grupos funcionais presentes na CB, bem como a ausência de contaminantes do processo de produção. A avaliação de DRX mostrou uma cristalinidade em torno de 55%. A análise de TGA revelou que os polímeros formados a partir dos meios alternativos (Arroz ou Milho) obtiveram maior estabilidade térmica. O MEV mostrou uma estrutura não uniforme com o arranjo aleatório de nanofibrilas. Já na segunda etapa de caracterização, os difratogramas revelaram uma cristalinidade que variaram de 31% (CB-Extrato Levedura) a 66% (CB-Frutose) e a análise de FTIR confirmou os grupos funcionais existentes na celulose bacteriana, sem possíveis contaminantes. O TGA dos biopolímeros CB-Extrato de levedura e CB- Manitol revelaram temperaturas máximas de degradação (Tmáx.) de 350,7 oC e 322,0 oC, respectivamente. A partir das micrografias, as CB-Glicose e CB-Sacarose possuíram áreas de estruturas fibrilares mais dispersas e visíveis em comparação às demais. Por fim, as caracterizações do CB- Papel utilizado no desenvolvimento do protótipo de uma embalagem apresentou Tmáx. de 311,8 oC e cristalinidade 86,42% com picos característicos da celulose e do carbonato de cálcio presentes em papéis. Na investigação por MEV, a morfologia fibrosa e de caráter nanométrico foram observadas juntamente com enchimentos de calcita. Portanto, estudos como este apresentam novos meios de cultura para produção de CB, bem como uma importante aplicação para esses biopolímeros, a fim de criar alternativas à celulose vegetal, utilizada por exemplo, na indústria de embalagens alimentícias.


  • Mostrar Abstract
  • Cellulose, represented by the formula (C6H10O5)n, is a polysaccharide that can be of vegetable or microbial origin. Its bacterial production, due to its high degree of purity and properties, has potential for applications in the medical, pharmaceutical, cosmetics, food, packaging, composites industries, among others. The production of pure cellulose nanofibrils by bacteria of the genus Komagataeibacter occurs from the consumption of glucose in the medium, metabolized into cellulose by the microorganisms. In this study, the tests were divided into three stages: the first was performed using starch, present in rice and corn grains, as a carbon source for BC production. For this, the starch was hydrolyzed by fungi (Aspergillus oryzae) to obtain glucose, used for the production of BC. The results obtained showed a maximum yield of 2.80 ± 0.43 g / L of BC obtained with the hydrolyzed rice medium. In the second stage of the experiments, the production of BC was carried out using a saline solution, of its own composition, with the addition of carbohydrates and/or proteins (Glucose, Glycerol, Sucrose, Fructose, Peptone, Yeast Extract or Mannitol) as carbon sources . The maximum yield of 5.72 ± 0.01 g / L of BC was obtained with the medium containing Sucrose. In the third stage, the prototype of a sustainable package, with characteristics of a paper package, was developed. All materials produced were characterized in terms of morphology (Scanning Electron Microscopy - SEM), crystallinity (X- ray Diffraction - DRX), thermal stability (Thermogravimetric Analysis - TGA) and analysis of functional groups (Infrared with Fourier Transform - FTIR) . In the first stage of the characterizations, the FTIR confirmed the functional groups present in the BC, as well as the absence of contaminants from the production process. XRD evaluation showed crystallinity around 55%. The TGA analysis revealed that the polymers formed from the alternative media (Rice or Corn) obtained greater thermal stability. SEM showed a non-uniform structure with the random arrangement of nanofibrils. In the second stage of characterization, the diffractograms revealed a crystallinity that varied from 31% (CB-Yeast Extract) to 66% (CB-Fructose) and the FTIR analysis confirmed the existing functional groups in the bacterial cellulose, without possible contaminants. The TGA of the CB-Yeast extract and CB-Mannitol biopolymers revealed maximum degradation temperatures (Tmax.) of 350.7 oC and 322.0 oC, respectively. From the micrographs, CB-Glucose and CB-Sucrose had areas of more dispersed and visible fibrillar structures compared to the others. Finally, the characterizations of the CB-Paper used in the development of a packaging prototype presented Tmax. of 311.8 oC and crystallinity 86.42% with characteristic peaks of cellulose and calcium carbonate present in papers. In the SEM investigation, fibrous and nanometric morphology were observed together with calcite fillers. Therefore, studies like this present new culture media for the production of BC, as well as an important application for these biopolymers, in order to create alternatives to vegetable cellulose, used, for example, in the food packaging industry. 

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  • SAMUEL JÔNATAS DE CASTRO LOPES
  • INFLUÊNCIA DA MODULAÇÃO POR COMPOSIÇÃO SOBRE AS PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS E MAGNÉTICAS DE NANOFIOS DE Ni/Cu



  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BARTOLOMEU CRUZ VIANA NETO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GILVANIA LUCIA DA SILVA VILELA
  • MICHAEL CABRERA BAEZ
  • YUSET GUERRA DAVILA
  • Data: 11/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • No presente trabalho, nanofios magnéticos contínuos e modulados por composição foram eletrodepositados em membranas porosas de alumina comercial, com diâmetro dos poros de aproximadamente 250 nm. Incialmente, duas amostras foram sintetizadas, usando o modo cronopotenciometria e um eletrodo de trabalho convencional (Au). Para otimizar o processo de síntese, tinta condutiva de carbono, comumente usada em microscopia eletrônica, foi usada para fabricação do eletrodo de trabalho. Para comprovar a eficiência e reprodutibilidade desse novo método, nanofios contínuos e modulados por composição foram eletrodepositados usando o modo cronoamperometria. A caracterização morfológica indicou a formação de nanofios contínuos e modulados por composição. Acrescido disso, foi comprovado que o método cronoamperometria, onde o potencial é constante e a corrente varia em função do tempo, é mais eficiente para obtenção de fios com morfologia mais uniforme. A análise de EDS confirmou que AM-1 e AM-4 eram compostas por fios contínuos, enquanto as demais amostras eram formadas por fios modulados por composição. Os resultados de DRX confirmaram que o Ni e Cu metálico presentes nos fios, possuíam estrutura cúbica de face centrada. O método W-H foi usado para investigar como a modulação por composição modifica os parâmetros estruturais do níquel. Foram calculados parâmetro de rede, tamanho de cristalito, deformação na rede e densidade de discordância. Em relação à caracterização magnética, os espectros de ressonância ferromagnética revelaram duas ressonâncias distintas. A de menor intensidade corresponde à excitação dos spins na superfície do material, porém são necessárias investigações adicionais. Também foi observada uma dependência angular do campo de ressonância. A partir dos resultados de ressonância ferromagnética, foi proposto um modelo para estimar o campo de anisotropia dos fios, além da direção de fácil magnetização. Curvas de magnetização versus campo foram obtidas usando a técnica de magnetometria da amostra vibrante. Os resultados demonstraram que o processo de modulação pode influenciar na direção de fácil magnetização, nos valores de coercividade e remanência. Acrescido disso, foi possível investigar como as modificações estruturais do níquel podem influenciar nas propriedades magnéticas dos nanofios. 


  • Mostrar Abstract
  • In the present work, continuous and composition-modulated magnetic nanowires were electrodeposited into commercial alumina porous membranes with pore diameters of approximately 250 nm. Initially, two samples were synthesized using the chronopotentiometry mode and a conventional working electrode (Au). To optimize the synthesis process, carbon conductive ink commonly used in electron microscopy was employed for the fabrication of the working electrode. To demonstrate the efficiency and reproducibility of this new method, continuous and composition-modulated nanowires were electrodeposited using the chronopotentiometry mode. Morphological characterization indicated the formation of continuous and composition-modulated nanowires. Furthermore, it was proven that the chronopotentiometry method, where the potential is kept constant while the current varies over time, is more efficient in obtaining wires with a more uniform morphology. EDS analysis confirmed that AM-1 and AM-4 consisted of continuous wires, while the other samples were composed of composition- modulated wires. XRD results confirmed that the metallic Ni and Cu present in the wires had a face- centered cubic structure. The W-H method was used to investigate how composition modulation modifies the structural parameters of nickel. Lattice parameter, crystallite size, lattice strain, and dislocation density were calculated. In terms of magnetic characterization, ferromagnetic resonance spectra revealed two distinct resonances. The lower intensity resonance corresponded to the excitation of spins at the material's surface, but further investigations are required. An angular dependence of the resonance field was also observed. Based on the ferromagnetic resonance results, a model was proposed to estimate the wire's anisotropy field and easy magnetization direction. Magnetization versus field curves were obtained using the vibrating sample magnetometry technique. The results demonstrated that the modulation process can influence the easy magnetization direction, coercivity values, and remanence. Additionally, it was possible to investigate how the structural modifications of nickel can influence the magnetic properties of the nanowires.

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  • LINDEMBERGUE PEREIRA COSTA JÚNIOR
  • Efeito da argila organofílica e palha de milho nas propriedades de compósitos híbridos de poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT)

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MICHELLE FÉLIX DE ANDRADE
  • TATIARA GOMES DE ALMEIDA
  • TOMAS JEFERSON ALVES DE MELO
  • Data: 28/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A pesquisa desenvolvida, trata da produção, caracterização e determinaçãodaspropriedades de filmes extrudados e corpos de prova injetados de nanocompósitos PBAT/argilaorganofílica C20A e de um novo material compósito híbrido PBAT/argila C20A/palha de milho. Oefeitoda incorporação e o teor das cargas na estrutura, propriedades térmicas, reológicas, mecânicas, barreira, biodegradabilidade e sorção de água foram analisados. Foram produzidos nanocompósitos PBAT/C20Acontendo 1, 3 e 5% (m/m) de argila organofílica e compósitos híbridos de PBAT contendo 2, 6e10%(m/m) de reforço constituído por argila e palha de milho na proporção 1:1. Após a mistura à quente, emreômetro de torque, os componentes foram triturados em moinho de facas e os grânulos foramextrudadosna forma de filmes planos e injetados no formato de corpos de prova de tração. Os resultados mostramamelhoria da resistência à tração dos filmes nanocompósitos extrudados com adição de 1%de argilanamatriz polimérica e dos sistemas injetados com a adição de cargas em teores de 3%e 5%. Emgeral, oalongamento na ruptura, dos filmes de compósitos e nanocompósitos, foi inferior à dos corpos deprovainjetados. Quando a fibra vegetal é adicionada aos sistemas de polímero e argila, observa-seumatendência de perda de resistência à tração e diminuição do alongamento de todos os sistemas emestudoeum aumento do módulo elástico para corpos de prova injetados e diminuição para filmes extrudados. Ocompósito híbrido (PBAT/argila/palha de milho) mostrou um aumento da biodegradabilidade de6,84%para os corpos de prova e de 3,47% para os filmes planos. O novo material híbrido apresentouineficiência nas propriedades de barreira, ao triplicar o valor da permeabilidade ao O2 na amostradefilmes em relação ao PBAT puro, dificultando sua aplicação em embalagens de alimentos e revestimentosprotetores, mas podem ser indicados para embalagens permeáveis que favorecemo frescor dealgunsvegetais e carnes. Acredita-se que os efeitos de interação polímero-fibra possam ser melhorados comummelhor beneficiamento da fibra, deixando-a com menor tamanho em pulverizadores na tentativadesintetizar filmes mais homogêneos. Também foi possível observar por reometria de torque, umdiscretoaumento na degradação dos sistemas com a adição das cargas (argila e palha de milho).


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  • The developed research delas with the production, characterization and determination of the properties of extruded films and injected test specimensofnanocomposites PBAT/organoclay C20A and a new hybrid composite material PBAT/clay C20A/cornstraw. The effect of incorporation and filler content on structure, thermal, rheological, mechanical, barrier, biodegradability and water sorption properties were analyzed. PBAT/C20A nanocomposites containing1, 3 and 5% (m/m) of organophilic clay and PBAT hybrid composites containing 2, 6 and 10%(m/m)ofreinforcement consisting of clay and corn straw in a 1:1 ratio were produced. After hot mixing, inatorque rheometer, the components were crushed in a knife mill and the granules were extrudedintheform of flat films and injected in the form of tensile specimens. The results show an improvement inthetensile strength of the extruded nanocomposite films with the addition of 1% clay in the polymericmatrixand of the injected systems with the addition of fillers at levels of 3% and 5%. In general, the elongationat break of composite and nanocomposite films was lower than that of injected specimens. Whenvegetable fiber is added to the polymer and clay systems, a trend of loss of tensile strength anddecreasein elongation is observed for all systems under study and an increase in the elastic modulus for injectedspecimens and a decrease for extruded films. The hybrid composite (PBAT/clay/corn straw) showedanincrease in biodegradability of 6.84% for the specimens and 3.47% for the flat films. The newhybridmaterial showed inefficiency in barrier properties, by tripling the value of O2 permeability inthefilmsample in relation to pure PBAT, making its application difficult in food packaging and protectivecoatings, but can be indicated for permeable packaging that favors the freshness of some vegetablesandmeats. It is believed that the polymer-fiber interaction effects can be improved with a better processingofthe fiber, making it smaller in sprayers in an attempt to synthesize more homogeneous films. It wasalsopossible to observe, by means of torque rheometry, a slight increase in the degradation of the systemswith the addition of loads (clay and corn straw).

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  • JOSE VALMIR ALVES JUNIOR
  • Estudo das Propriedades Estruturais, Microestruturais e Magnéticas do Sistema [Gd1−xTRx ]3Fe5O12 com TR = Pr, Dy e Lu com x = 0.1, 0.5 e 1.0

  • Orientador : JOSE ALBINO OLIVEIRA DE AGUIAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • FLAVIA PORTELA SANTOS
  • IVAN GARCÍA FORNARIS
  • JOSE ALBINO OLIVEIRA DE AGUIAR
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 01/09/2023

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  • As granadas de terras raras (TR3Fe5O12) apresentam excelentes propriedades manético- elétrico e óptico permitindo que tenham muitas aplicações como em transformadores, dispositivos de micro-ondas e armazenamento de dados. Tais aplicações dependem da sua estrutura e morfologia, que sofrem muita influência devido à substituição dos sítios catiônicos. O sistema [Gd1−xTRx]3Fe5O12 com TR = Dy, Lu e Pr com x = 0.1, 0.5 e 1.0 para TR = Dy e Lu e x = 0.1 para TR = Pr foi produzido através da técnica de reação do estado sólido. O material produzido após a mistura dos reagentes foi prensado em formato de pastilhas, tratado termicamente e expostos a diferentes condições de tempo e temperatura. A caracterização estrutural e morfológica das amostras foram realizadas através da difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os quais comprovaram a estrutura e composição característica da estrutura do tipo granada. A caracterização magnética foi realizada por meio do magnetômetro de amostra vibrante (VSM). As respostas magnéticas do material sintetizado também foram medidas utilizando condições ZFC-FC (Zero Field Cooling) com campo aplicado constante (1.0, 5.0, 10.0, 20.0 e 25.0 kOe) entre faixas de temperatura de 50 a 350 K; as medidas de Histerese magnética em baixas temperaturas entre campos de -30.0 ≤ H ≤ 30.0 kOe para determinados valores de temperatura. As caracterizações permitiram comparar a estrutura e propriedades magnéticas da granada de terra rara produzida neste trabalho.


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  • Rare earth garnets (TR3Fe5O12) have excellent manetic-electrical and optical properties allowing them to have many applications such as transformers, microwave devices and data storage. Such applications depend on their structure and morphology, which are greatly influenced by the substitution of cationic sites. The system [Gd1−xTRx ]3Fe5O12 with TR = Dy, Lu and Pr with x = 0.1, 0.5 and 1.0 for TR = Dy and Lu and x = 0.1 for TR = Pr was produced using the solid state reaction technique. The material produced after mixing the reagents was pressed into tablets, heat treated and exposed to different conditions of time and temperature. The structural and morphological characterization of the samples were performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Which proved the characteristic structure and composition of the garnet-type structure. Magnetic characterization was performed using a vibrating sample magnetometer (VSM). The magnetic responses of the synthesized material were also measured using ZFC-FC (Zero Field Cooling) conditions with constant applied field (1.0, 5.0, 10.0, 20.0 and 25.0 KOe) between temperature ranges from 50 to 350 K; magnetic hysteresis measurements at low temperatures between -30.0 ≤ H ≤ 30.0 KOe fields for certain temperature values. The characterizations allowed comparing the structure and magnetic properties of the rare earth garnet produced in this work.

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  • MAXWELL ARAGAO MARQUES NOGUEIRA
  • ESPECTROSCOPIA ÓPTICA NÃO LINEAR DE COMPOSTOS MESOIÔNICOS

  • Orientador : CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CELSO PINTO DE MELO
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • LUCIO HORA ACIOLI
  • PETRONIO FILGUEIRAS DE ATHAYDE FILHO
  • RICARDO LUIZ LONGO
  • Data: 15/09/2023

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  • Os desenvolvimentos recentes de materiais ópticos não lineares buscam, de modo geral, sistemas com propriedades ópticas de segunda e terceira ordem aprimoradas, visando seu uso em dispositivos optoeletrônicos, limitadores totalmente ópticos, entre outras aplicações. Nesse contexto, importantes trabalhos voltados à exploração de novas moléculas orgânicas têm sido publicados, com atenção voltada, principalmente, para moléculas com grandes coeficientes ópticos não lineares, tempos de resposta rápidos, síntese direta e processabilidade. Em particular, moléculas com sistemas eletrônicos do tipo push-pull, que dão origem à deslocalização de elétrons p, apresentam grandes hiperpolarizabilidades ópticas e resposta rápida à excitação não ressonante. Os compostos mesoiônicos (em inglês: mesoionic compounds sigla: MICs) pertencem a uma classe de materiais que possui grande potencial para óptica não linear, conforme proposto há mais de duas décadas. MICs típicos têm estruturas dipolares heterocíclicas planas nas quais as cargas positivas e negativas são separadas e deslocalizadas dentro de um sistema de elétrons p, resultando em momentos de dipolo elétrico permanentes que podem chegar a 5D. Neste trabalho, sintetizamos, caracterizamos e medimos as não linearidades de segunda e terceira ordem de MICs do grupo 1,3-tiazólio-5-tiolato, dissolvidos em dimetil sulfóxido (DMSO) à temperatura ambiente. Na medição da polarizabilidade de segunda ordem (primeira hiperpolarizabilidade), utilizamos a técnica de espalhamento hiper-Rayleigh (HRS), operando em  em regime de nanossegundos. A hiperpolarizabilidade medida, , foi usada para calcular a hiperpolarizabilidade estática, , a partir da aplicação do modelo clássico de dois níveis. Baeando-se nas medidas da primeira hiperpolarizabilidade e no cálculo dos limites fundamentais   discutimos a performance óptica de segunda ordem das moléculas de mesoiônicos. A não linearidade de segunda ordem dessas moléculas resultou relativamente alta em comparação com moléculas de tamanho semelhante. Nas medições de refração e absorção de terceira ordem, usamos a técnica de Z-scan nos regimes de picossegundos (operando em 532 nm) e femtossegundos (operando em 800 nm). Sob excitação em 532 nm, observamos um comportamento refrativo com auto-desfocalização, acompanhado por efeitos não lineares dissipativos: absorção de dois fótons (2PA) e absorção de estado excitado (ESA). A análise dos resultados a partir do método Fast Fourier BPM, baseado no modelo de três níveis de energia, revela que a secção de choque ESA é uma das maiores já reportadas na literatura, sendo aproximadamente 10 vezes maior que a seção de choque de absorção linear. Destaca-se, ainda, o grande valor da secção de choque de absorção de dois fótons,  (3,7 x 104 GM), consistente com resultados anteriores relacionados a mesoiônicos. Normalizando a seção 2PA, quantificamos e discutimos a performance óptica não linear molecular, que indicou um grande potencial para aplicações em limitação óptica e chaveamento óptico. Por outro lado, aplicando a técnica de varredura Z (Z-scan), operando em 800 nm, a dependência da não linearidade com o comprimento de onda é evidenciada a partir da excitação de absorção de três fótons (3PA).


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  • Recent developments in nonlinear optical materials generally search for systems with improved second and third order optical properties, aiming at their use in optoelectronic devices, all-optical limiters, among other applications. In this context, important works focused on the exploration of new organic molecules have been published, focusing mainly on molecules with large nonlinear optical coefficients, fast response times, direct synthesis and processability. In particular, molecules with push-pull electronic structure, which give rise to the delocalization of π-electrons, present high optical hyperpolarizabilities and fast response to non-resonant excitation. Mesoionic compounds (MICs) belong to a class of materials that have great potential for nonlinear optics, as proposed more than two decades ago. Typical MICs have planar heterocyclic dipole structures in which the positive and negative charges are separated and delocalized within a π-electron system, resulting in permanent electric dipole moments that can reach 5D. In this work, we synthesize, characterize, and measure the second- and third-order nonlinearities of MICs from the 1,3-thiazolium-5-thiolate group, dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) at room temperature. In measuring the second-order polarizability (first hyperpolarizability), we used the hyper-Rayleigh scattering (HRS) technique, operating at  in the nanoseconds regime. The measured hyperpolarizability,  was used to calculate the static hyperpolarizability,  by applying the classical two-level model. By the measures of the first hyperpolarizability and the calculation of the fundamental limits  we discuss the second-order optical performance of mesoionic molecules. The second-order nonlinearity of these molecules turned out to be relatively high compared to molecules of similar size. In third-order refraction and absorption measurements, we used the Z-scan technique in the picosecond (at 532 nm) and the femtosecond (at 800 nm) regimes. Under excitation at 532 nm, we observed a refractive behavior with self-defocusing, in the presence of nonlinear dissipative effects: two-photon absorption (2PA) and excited state absorption (ESA). Analysis of the results by the Fast Fourier BPM method, based on a three energy level model, revealed that the ESA cross section is one of the largest ever reported in the literature, being approximately 10 times larger than the linear absorption cross section starting from the ground state . Also noteworthy is the large value of the two-photon absorption cross section (3,7 x 104 GM), consistent with previous results. Normalizing this 2PA cross section, we quantified and discussed the molecular nonlinear optical performance, which indicated a great potential for applications in all-optical limiting and all-optical switching. On the other hand, applying the Z-scan technique, operating at 800 nm, the dependence of the non-linearity with the wavelength is evidenced from the three-photon absorption excitation (3PA).

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  • ELTON MARLON DE ARAÚJO LIMA
  • DESENVOLVIMENTO DE UM NANOCOMPÓSITO MAGNÉTICO BASEADO EM ÓXIDO DE FERRO E POLIMERO CONDUTOR (γ-Fe2O3-POLITIOFENO) COMO UMA PROPOSTA DE PLATAFORMA TERAPÊUTICA CONTRA LEISHMANIOSE TEGUMENTAR

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSMARY RODRIGUES SILVA
  • RICARDO BENTES DE AZEVEDO
  • BEATE SAEGESSER SANTOS
  • CELSO PINTO DE MELO
  • FABIO ROCHA FORMIGA
  • Data: 22/09/2023

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  • Neste trabalho, apresentamos a proposta de uma nova plataforma terapêutica nanobiotecnológica, baseada no uso de um nanocompósito de óxido de ferro magnético (γ-Fe2O3) e um polímero condutor (Politiofeno - PTh), desenvolvida para superar os limites do tratamento convencional da leishmaniose tegumentar. Após ser sintetizado com base na reação de Fenton, o nanocompósito magnético híbrido γ-Fe2O3/PTh foi caracterizado pelas técnicas de UV-Vis, FTIR, SEM-EDS, magnetização e de tamanho de partícula. O efetivamente recobrimento do PTh nas partículas do nanocompósito de γ-Fe2O3/PTh foi confirmado por medidas espectroscópicas, tendo elas apresentado um tamanho médio de 41 nm e comportamento superparamagnético, com saturação de magnetização de 15,7 emu/g à temperatura ambiente. Em seguida, foi investigado o perfil de citocompatibilidade do nanocompósito com células de mamíferos e eritrócitos humanos, bem como seu potencial antiLeishmania contra duas espécies causadoras de leishmaniose tegumentar (L. amazonensis e L. braziliensis) em seus dois estágios de desenvolvimento (promastigota e amastigota). Ao implementarmos os estudos de citocompatibilidade, verificamos que o nanocompósito γ-Fe2O3/PTh não reduziu a viabilidade das células testadas (macrófagos peritoneais, fibroblastos e vero), tendo apresentado baixa capacidade de causar ruptura em hemácias humanas de diferentes fenótipos, o que indica uma boa hemocompatibilidade. No geral, os estudos de citotoxicidade in vitro do nanocompósito γ-Fe2O3/PTh mostraram ter ele um promissor perfil de citocompatibilidade, abrindo a possibilidade de sua utilização em formulações terapêuticas. Por fim, também foi possível mostrar que esse nanocompósito inibiu significativamente o crescimento das formas promastigotas de L. amazonensis (com IC50 = 117,63 μg/mL). Para a forma celular amastigota intracelular, aquela de maior patogenia para o hospedeiro humano, o nanocompósito de γ-Fe2O3/PTh apresentou efeito de inibição significativo, com uma IC50 de 27,1 μg/mL (L. amazonensis) e 16,6 μg/mL (L. braziliensis). Foi ainda verificado que o nanocompósito γFe2O3PTh tem capacidade de causar a despolarização da membrana mitocondrial mais intensa sobre as formas promastigotas de L. amazonensis. Nossos resultados indicam que o nanocompósito γ-Fe2O3/PTh surge como um material promissor para avanços no tratamento da leishmaniose tegumentar através da proposta de um produto nanobiotecnológico que ofereceria uma boa eficácia contra espécies distintas dos parasitos sem que fossem causados danos à célula hospedeira (macrófago).


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  • In this work, we propose a new nanobiotechnological therapeutic platform, based on the use of a nanocomposite of magnetic iron oxide (γ-Fe2O3) and a conductive polymer (Polythiophene - PTh), developed to overcome the limits of the conventional treatment of cutaneous leishmaniasis. After being synthesized via the Fenton reaction, the hybrid magnetic nanocomposite γ-Fe2O3/PTh was characterized by UV-Vis, FTIR, SEM-EDS, and magnetization and particle size measurement techniques. The effective coating of PTh on the particles of the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite was confirmed by spectroscopic measurements, which showed an average size of 41 nm and superparamagnetic behavior, with a magnetization saturation of 15.7 emu/g at room temperature. Then, the cytocompatibility profile of the nanocomposite with mammalian cells and human erythrocytes was investigated, as well as its antiLeishmania potential against two species that cause tegumentary leishmaniasis (L. amazonensis and L. braziliensis) in their two stages of development (promastigotes and amastigote). When we implemented the cytocompatibility studies, we verified that the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite did not reduce the viability of the cells tested (peritoneal macrophages, fibroblasts, and vero), having shown a low capacity to cause rupture in human red blood cells of different phenotypes, which indicates a good hemocompatibility. Overall, the in vitro cytotoxicity studies of the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite showed it to have a promising cytocompatibility profile, opening the possibility of its use in therapeutic formulations. Finally, it was also possible to show that this nanocomposite significantly inhibited the growth of promastigotes of L. amazonensis (with IC50 = 117.63 μg/mL). For the intracellular amastigote cell form, the one most pathogenic for the human host, the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite showed a significant inhibition effect, with an IC50 of 27.1 μg/mL (L. amazonensis) and 16.6 μg /ml (L. braziliensis). It was also verified that the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite can cause a more intense depolarization of the mitochondrial membrane on the promastigote forms of L. amazonensis. Our results indicate that the γ-Fe2O3/PTh nanocomposite emerges as a promising material for advances in the treatment of tegumentary leishmaniasis through the proposal of a nanobiotechnological product that would offer good efficacy against different species of parasites without causing damage to the host cell (macrophage).

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  • JORGE ADRIANO ALVES COELHO
  • Análise Teórica da Transferência de Energia Entre Metais de Transição e Lantanídeos em Complexos Heterometálicos

  • Orientador : OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • HERMI FELINTO DE BRITO
  • OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO
  • WAGNER DE MENDONCA FAUSTINO
  • Data: 09/11/2023

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  • Existe um interesse crescente em alternativas aos sensibilizadores de íons lantanídeos (Ln3+) para uso in vivo, especialmente em aplicações bio-ópticas. Os metais de transição (M) são bons candidatos como cromóforos, pois possuem altas taxas de absorção e bandas de emissão que cobrem uma ampla faixa do espectro visível e do infravermelho próximo. Apesar da relevância de modelos teóricos para desenvolver complexos M-Ln3+ com maior eficiência, poucos trabalhos dedicaram esforços para elucidação teórica do processo de transferência de energia (TE) entre os íons M e Ln3+. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo adaptar e aplicar a teoria de transferência de energia intramolecular desenvolvida por Malta e colaboradores para tratar TE entre M–Ln3+ em complexos heterometálicos. Adicionalmente, outro objetivo é avaliar o modelo de TE para interação de troca isotrópica entre os íons M e Ln3+, investigando a sobreposição orbital entre as subcamadas de valência do metal de transição e a subcamada 4f dos íons Ln3+. As integrais de sobreposição foram calculadas a partir dos coeficientes dos orbitais moleculares para o modelo diatômico M-Ln3+, adquiridos por cálculos DFT. Parâmetros utilizados no modelo, como força de dipolo e fator de sobreposição espectral (Fator F), foram calculados com base nos dados espectroscópicos disponíveis na literatura para os complexos estudados. Além disso, os parâmetros de intensidade teóricos (Ωλ) foram calculados utilizando a aplicação web JOYSpectra. Os resultados obtidos demonstraram que a interação de troca é irrelevante para distâncias intermetálicas típicas (> 5 Å) em complexos M–Ln3+. Por outro lado, as estimativas teóricas de taxas de TE para os mecanismos dipolo-dipolo e dipolo-multipolo estão em satisfatório acordo com as taxas de transferência de energia observadas nos casos estudados, principalmente em situações em que os estados doador e aceitador são ressonantes (sistemas com pares Cr-Nd, Ru-Nd). Para os sistemas que apresentaram baixa ressonância espectral, como os que envolvem os pares Cr-Eu e Cr-Yb, o modelo foi estendido para considerar a assistência de fônons no processo de transferência de energia, com base na abordagem de Miyakawa-Dexter. O ajuste do modelo aos dados experimentais foi obtido para valores típicos dos fatores de Huang-Rhys dos íons lantanídeos e Cr3+. No estágio atual, o modelo proposto pode ser útil para prever e explicar propriedades fotofísicas impulsionadas pela transferência de energia entre o íon Ln3+ e o metal de transição.


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  • There is an increasing interest in alternatives to the sensitizers of lanthanides ions (Ln3+) for in vivo usage, especially in bio-optical applications. The transition metals (M) are good candidates as chromophores, due to their high absorption rates, and their emission bands that cover a large range of visible, and Near Infrared spectra. Despite the importance of theoretical models for the design of M-Ln3+ with higher efficiency, few works had dedicated efforts to theoretically elucidate the process of Energy Transfer (ET) between M and Ln3+ ions. In this sense, this work has the goal to adapt and apply the theory of intramolecular energy transfer developed by Malta, and collaborators to treat with ET in M-Ln3+ heterometallic complexes. Additionally, another goal is to evaluate the ET model for isotropic exchange interaction between M, and Ln3+ ions, by investigating the overlap orbital of the valence's subshell of the transition metal with the 4f subshells of the Ln3+. The overlap integrals were calculated by the coefficients of molecular orbitals for the diatomic M-Ln3+, acquired in the DFT calculations. Parameters such as the dipole strength, and the overlap spectral factor (F factor) were calculated based on the spectroscopic data available in the literature for the complexes considered. Moreover, the theoretical intensity parameters (Ωλ) were calculated by using the web application JOYSpectra. The results have shown that the exchange interaction is not relevant for typical intermetallic distances (> 5 Å) in complexes of M-Ln3+. On the other hand, the theoretical estimations of ET rates for the dipole-dipole, and dipole-quadrupole mechanisms were in reasonable agreement with the energy transfer rates observed in the systems evaluated, especially in the cases with spectral resonance (complexes of Cr-Nd, Ru-Nd). For the systems that have low spectral resonance, such as the ones with Cr-Eu, and Cr-Yb, the model was extended to consider the phonon assistance in the energy transfer process, based on the approach of Miyakawa-Dexter. The fit of the experimental data was gained for the typical values of Huang-Rhys factors of the lanthanide and Cr3+ ions. In the current stage, the model provided can be useful to predict and explain photophysical properties driven by the transfer of energy between the Ln3+, and transition metal ions.

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  • KAMILLA VERONIKA RODRIGUES DE ANDRADE SILVA
  • BIOFUNCIONALIZAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE TITÂNIO E SUAS LIGAS PARA APLICAÇÕES BIOMÉDICAS

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DENISE GRANATO CHUNG
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • HEBER CLAUDIUS NUNES SILVA
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • RAMÓN RAUDEL PEÑA GARCIA
  • Data: 10/11/2023

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  • Próteses podem ser utilizadas para substituir, mimicar ou reparar partes do tecido ósseo que foram perdidas devido a doenças sistêmicas e/ou lesões. O Titânio e suas ligas são os materiais mais estudados e utilizados na aplicaçáo desse tipo de implante devido a suas características mecânicas, resistência à corrosáo e biocompatibilidade. No entanto, apesar de sua alta qualidade estima-se que nos primeiros cinco anos após o implante haja cerca de 10% de insucesso devido a problemas com osseointegraçáo. Vários trabalhos recentes vêm buscando diferentes soluções         para reduzir   problemas       relacionados   a implantes    ósseos            devido a osseointegraçáo. Parte dessas soluções passa pela biofuncionalizaçáo da superfície do titânio e suas ligas. Nesse sentido desenvolvemos esse trabalho, que está dividido em três vertentes, visando a obtenção de discos de Titânio e algumas de suas ligas com diferentes recubrimentos propiciem a funcionalização dessas superfícies. A primeira etapa deste trabalho se relaciona a fabricação e caracterização, além dos ensaios biológicos dos discos de Ti6AI4V e TNZT (Titânio- Nióbio-Zircônio-TântaIo). A etapa seguinte foi a deposição de Ti02 e SiO2 seguida de sua caracterizaçáo. Por fim, a terceira etapa consistiu na caracterizaçáo do tanino condensado obtidos a partir da casca das espécies de Mimosa Tenuiflora         nadenanthera macrocarpa, árvores típicas da caatinga do nordeste brasileiro. A escolha desse material se dá pelo seu potencial bactericida. No primeiro momento foi realizada a caracterizaçáo físico química do tanino condensado, a partir das técnicas de FTIR, UV-Vis, C RMN, H RMN, EPR e TGA.


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  • Prostheses can be used to replace, mimic or repair parts of bone tissue that have been lost due to systeinic diseases and/or injuries. Titanium and its alloys are the most studied and used materials in the application of this type of implant due to their mechanical characteristics, corrosion resistance and biocompatibility. However, despite its high quality, it is estimated that in the first five years after the implant there is around 10% failure due to problems with osseointegration. Several recent studies have sought different solutions to reduce problems related to bone implants due to osseointegration. Part of these solutions involves the biofunctionalization of the surface of titanium and its alloys. In this sense, we developed this work, which is divided into three aspects, aiming to obtain Titanium discs and some of its alloys with different coatings that enable the functionalization of these surfaces. The first stage of this work relates to the manufacturing and characterization, in addition to biological tests of Ti6A14V and TNZT (Titanium-Niobium-Zirconium-Tantalum) discs. The next step was the deposition of T1O2 and SiO2 followed by their characterization. Finally, the third stage consisted of characterizing the condensed tannin obtained from the bark of the species of Mimosa Tenuiflora and Anadenanthera macrocarpa, trees typical of the caatinga of northeastern Brazil. This material was chosen due to its bactericidal potential. Firstly, the physical-chemical characterization of condensed tannin was carrled out using FTIR, UV-Vis, C RMN, H RMN, EPR and TGA techniques.

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  • DÁRIO CÉSAR DE OLIVEIRA CONCEIÇÃO
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOESFERAS MESOPOROSAS DE MAGNETITA E FERRITA DE COBALTO PARA APLICAÇÕES BIOMÉDICAS

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • DULCIENE KARLA DE ANDRADE SILVA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • RAMÓN RAUDEL PEÑA GARCIA
  • Data: 13/11/2023

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  • Nanopartículas magnéticas têm despertado um considerável interesse na área biomédica devido às suas propriedades singulares, como o tamanho comparável às estruturas celulares e a habilidade de responder a gradientes de magnetização. No contexto médico, essas aplicações abrangem uma ampla gama de funcionalidades, que variam desde seu uso como agentes de contraste até sua utilização como veículos para o transporte de medicamentos. O principal objetivo deste estudo centra-se na síntese e caracterização de nanopartículas esféricas e mesoporosas de Ferrita de Cobalto (CoFe2O4) e Magnetita (Fe3O4). Essas nanopartículas são destinadas a aplicações biomédicas, incluindo sua ação como sistemas de liberação de fármacos, sensores biológicos e na terapia de hipertermia magnética. A síntese das partículas foi realizada pelo método solvotérmico assistido por Brometo de Cetiltrimetilamônio (CTAB), que atua como agente direcionador, criando mesoporos nas nanopartículas. A morfologia das partículas foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Observou-se a formação de esferas mesoporosas com um tamanho médio de 132,49 ± 21 nm para as amostras de Ferrita de Cobalto e 75,90 ± 12,55 nm para as amostras de Magnetita. A caracterização da composição química e estrutura cristalina foi realizada por Difração de Raios-X, revelando a formação de uma estrutura de espinélio inverso, que é característica dos materiais de Ferrita de Cobalto e Magnetita. Além disso, a análise por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) revelou um pico em torno de 580 cm-1, correspondente à ligação metal-oxigênio na estrutura de Ferrita e Magnetita, confirmada pela difração. O ensaio de absorção da droga, baseado na expressão da absorbância, permitiu avaliar a capacidade de armazenamento das nanopartículas. Verificou-se que as nanoesferas de Ferrita de Cobalto foram capazes de armazenar 46,85% da droga em solução, enquanto as de Magnetita armazenaram 36,91%. Notavelmente, em relação à liberação da droga, observou-se uma eficiência significativa a uma temperatura de 43 °C, com liberação de 62,68% da droga para as partículas de Ferrita de Cobalto e 88,12% para as partículas de Magnetita. No ensaio de hipertermia, as partículas de Ferrita de Cobalto demonstraram eficácia como agentes geradores de hipertermia, apresentando uma variação de temperatura de 9,2°C. O perfil magnético das partículas foi confirmado por meio da técnica que quantificou os valores de magnetização de saturação. As partículas de Ferrita de Cobalto mostraram potencial como componentes de um sistema de biossensor devido à resposta positiva obtida quando anticorpos foram imobilizados sobre elas. O ensaio de conjugação das nanopartículas de cobalto com imunoglobulinas e sua aplicação nos testes de tira lateral demonstram promissoras perspectivas para o desenvolvimento de um biossensor de tira lateral.


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  • Magnetic nanoparticles have garnered significant interest in the biomedical field due to their unique properties, such as their size being comparable to cellular structures and their ability to respond to magnetization gradients. In the medical context, these applications encompass a wide range of functionalities, ranging from their use as contrast agents to serving as vehicles for drug delivery. The primary objective of this study revolves around the synthesis and characterization of spherical and mesoporous nanoparticles of Cobalt Ferrite (CoFe2O4) and Magnetite (Fe3O4) for biomedical applications, including their role as drug delivery systems, biological sensors, and in magnetic hyperthermia therapy. The synthesis of the particles was conducted using the solvothermal method assisted by Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB), which acted as a templating agent, creating mesopores within the nanoparticles. The morphology of the particles was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM), revealing the formation of mesoporous spheres with an average size of 132,49 ± 21 nm for the Cobalt Ferrite samples and 75,90 ± 12,55 nm for the Magnetite samples. Chemical composition and crystal structure characterization were performed using X-ray Diffraction, confirming the formation of an inverse spinel structure, characteristic of both Cobalt Ferrite and Magnetite materials. Furthermore, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis revealed a peak around 580 cm-1, corresponding to the metal-oxygen bond in the Ferrite and Magnetite structures, which was further confirmed by diffraction. Drug absorption assays, based on absorbance measurements, allowed for the assessment of nanoparticle drug storage capacity. It was observed that Cobalt Ferrite nano-spheres were capable of storing 46,85% of the drug in solution, while Magnetite nanoparticles stored 36,91%. Notably, regarding drug release, significant efficiency was observed at a temperature of 43°C, with 62,68% drug release for Cobalt Ferrite particles and 88,12% for Magnetite particles. In hyperthermia assays, Cobalt Ferrite particles demonstrated efficacy as hyperthermia-inducing agents, exhibiting a temperature variation of 9,2°C. The magnetic profile of the particles was confirmed using a technique quantifying saturation magnetization values. Cobalt Ferrite particles showed potential as components of a biosensor system, evidenced by their positive response when antibodies were immobilized on them. The assay involving the conjugation of Cobalt nanoparticles with immunoglobulins and their application in lateral flow tests holds promising prospects for the development of a lateral flow biosensor.

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  • NATHAN BEZERRA DE LIMA
  • Mecanismo de aderência para argamassas de emboço com metacaulim aplicadas em blocos de concreto

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • LILIAN KÁSSIA CAVALCANTE DA SILVA DE ASSIS
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • LEONARDO BARBOSA TORRES DOS SANTOS
  • Data: 08/12/2023

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  • No presente trabalho, características da capacidade de aderência de argamassas de emboço aplicadas em edificações foram avaliadas combinando ensaio de propagação de ondas ultrassônicas, termografia infravermelha (IRT), tração na flexão e resistência de tração por aderência. A investigação foi realizada para argamassas com metacaulim incorporado por adição e substituição parcial de cimento Portland nas proporções de 5%, 10% e 15%. Foram realizadas também análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração Raios-X(DRX), espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e estereoscopia. Foram empregados para investigar as características morfológicas da superfície das argamassas. Um modelo teórico simples foi feito baseado na resistência das pontes de hidrogênio e na razão estequiométrica SiO2/(Ca(OH)2 é empregado para avançar uma abordagem química da capacidade de aderência das argamassas de emboço Os resultados revelaram que o modelo foi útil para prever aspectos da capacidade de aderência das argamassas de emboço com o substrato. Além disso, os resultados de DRX e MEV mostraram a presença de fases importantes nas microestruturas das argamassas, como Portlandita e CSH, os testes de resistência de aderência concordaram com o previsto pelo modelo teórico simples, em onde: foram obtidos valores médios semelhantes aos de referência, e as argamassas preparadas com a adição de metacaulim, que são superiores às correspondentes resistências de aderência das argamassas preparadas com cimento substituído por metacaulim. Os estereogramas das interfaces de ruptura revelaram uma aderência não homogênea quando a argamassa é aplicada diretamente sobre o substrato de concreto e uma aderência homogênea quando a argamassa é aplicada sobre o substrato chapisco/bloco de concreto. Considerando o comportamento de resistência à tração na flexão, apenas a argamassa de emboço com 10% de metacaulim incorporado apresenta melhor desempenho mecânico que a argamassa de referência. Além disso, a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas incidentes foi útil no cálculo do módulo de Young, que está associado à capacidade de adesão das argamassas de emboço. Além disso, os resultados do IRT revelaram uma significativa absorção de água pelo substrato quando uma camada de chapisco foi aplicada antes da argamassa de reboco de metacaulim. Quando as argamassas de emboço são aplicadas diretamente sobre o substrato de concreto, verifica-se uma menor capacidade de transferência de água para a superfície sólida. Os resultados da estereoscopia mostraram heterogeneidade na área de interface entre a argamassa aplicada diretamente na superfície do concreto e homogeneidade na interface entre a argamassa e a superfície do emboço/bloco de concreto. Em conclusão, as características da capacidade das argamassas de emboço de metacaulim em transferir moléculas de água para substratos sólidos.


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  • In the present work, characteristics of the adhesion capacity of plaster mortars applied to buildings were evaluated by combining ultrasonic wave propagation testing, infrared thermography (IRT), flexural traction and adhesion tensile strength. The investigation was carried out for mortars with metakaolin incorporated by addition and partial replacement of Portland cement in proportions of 5%, 10% and 15%. Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and stereoscopy analyzes were also carried out. They were used to investigate the morphological characteristics of the mortar surface. A simple theoretical model was made based on the strength of hydrogen bonds and the stoichiometric ratio SiO2/(Ca(OH)2 is used to advance a chemical approach to the adhesion capacity of plaster mortars. The results revealed that the model was useful for predicting aspects of the adhesion capacity of plaster mortars with the substrate. Furthermore, the XRD and SEM results showed the presence of important phases in the microstructures of the mortars, such as Portlandite and CSH, the adhesion resistance tests agreed with what was predicted by the model simple theoretical, where: average values similar to the reference were obtained, and the mortars prepared with the addition of metakaolin, which are superior to the corresponding adhesion strengths of the mortars prepared with cement replaced by metakaolin. The stereograms of the rupture interfaces revealed a non-homogeneous adhesion when the mortar is applied directly to the concrete substrate and homogeneous adhesion when the mortar is applied to the slab/concrete block substrate. Considering the tensile strength behavior in flexion, only the plaster mortar with 10% metakaolin incorporated presents better mechanical performance than the reference mortar. Furthermore, the propagation speed of the incident ultrasonic waves was useful in calculating the Young's modulus, which is associated with the adhesion capacity of plaster mortars. Furthermore, IRT results revealed significant water absorption by the substrate when a layer of roughcast was applied before the metakaolin plaster mortar. When plaster mortars are applied directly to the concrete substrate, there is a lower capacity to transfer water to the solid surface. The stereoscopy results showed heterogeneity in the interface area between the mortar applied directly to the concrete surface and homogeneity in the interface between the mortar and the surface of the plaster/concrete block. In conclusion, the characteristics of the ability of metakaolin plaster mortars to transfer water molecules to solid substrates.

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  • JOSE EWERTON DA SILVA
  • ELETROSSÍNTESE AQUOSA DE PONTOS QUÂNTICOS TERNÁRIOS DE CALCOGENETOS DE CÁDMIO

  • Orientador : MARCELO NAVARRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON CAIRES DE JESUS
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • LIZETH CAROLINA MOJICA SANCHEZ
  • MARCELO NAVARRO
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 12/12/2023

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  • Neste estudo, foram sintetizados pontos quânticos (PQs) de CdS, CdSe, CdTe, bem como compostos ternários de CdSxSe1-x, CdSxTe1-x e CdTexSe1-x (onde x varia de 0,15 a 0,85) por meio de método eletroquímico em uma célula de cavidade em meio aquoso, utilizando ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) como estabilizador, pH 9 e tratamento térmico de 2 horas. O processo eletroquímico envolveu uma eletrólise emparelhada, na qual enxofre, selênio e telúrio elementares foram reduzidos em um macroeletrodo de pó de grafite, gerando simultaneamente íons S2- /Se2- ;S2- /Te2- e Te2- /Se2- , enquanto uma barra de cádmio foi oxidada, produzindo Cd2+ para a eficiente formação dos PQs na razão desejada. Os PQs de CdSxSe1-x foram caracterizados por meio de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopias de absorção e emissão UV-Vis, bem como análises voltamétricas cíclica e linear. A análise de DRX revelou parâmetros de rede que apresentaram uma tendência linear de redução à medida que a proporção molar de sulfeto aumenta na estrutura cristalina. A análise de HRTEM permitiu a determinação dos tamanhos das nanopartículas, que foram de 3,94 ± 0,70 nm (CdS), 4,23 ± 1,00 nm (CdS0,5Se0,5) e 4,12 ± 0,78 nm (CdSe). A energia da banda proibida (Egopt) dos PQs CdSxSe1-x foi determinada por espectroscopia de absorção UV-Vis e variou de 2,42 eV a 2,84 eV, apresentando um aumento com adição de sulfeto na estrutura. O mesmo comportamento foi observado para a Egelect, determinada por análises voltamétricas cíclicas e lineares, indicando a natureza de nanoligas dos PQs ternários eletrossintetizados. Para os PQs de CdSxTe1-x e CdTexSe1-x, foram realizadas caracterizações por meio de DRX e espectroscopias de absorção e emissão UV-Vis. A análise de DRX do CdSxTe1-x e CdTexSe1-x também revelou parâmetros de rede com uma tendência linear de redução à medida que a proporção molar de seleneto e sulfeto aumentava, respectivamente, na estrutura cristalina. O Egopt dos PQs CdSxTe1-x e CdTexSe1-x apresentaram valores de 2,29 eV a 2,84 eV, e 2,30 eV a 2,83 eV, respectivamente. Os resultados obtidos demonstram que o método eletroquímico utilizado permite a preparação de calcogenetos mistos de cádmio com propriedades controláveis.


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  • In this study, quantum dots (QDs) of CdS, CdSe, CdTe, as well as ternary compounds of CdSxSe1-x, CdSxTe1-x and CdTexSe1-x (where x varies from 0.15 to 0.85) were synthesized by electrochemical method in a cavity cell in aqueous medium, using 3- mercaptopropionic acid (MPA) as stabilizer, pH 9 and thermal treatment of 2 hours. The electrochemical process involved a paired electrolysis, in which elemental sulfur, selenium and tellurium were reduced in a graphite powder macroelectrode, simultaneously generating S2- /Se2- ;S2- /Te2- and Te2- /Se2- ions, while a cadmium rod was oxidized, producing Cd2+ for the efficient formation of the QDs in the desired ratio. The CdSxSe1-x QDs were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), UV-Vis absorption and emission spectroscopies, as well as cyclic and linear voltammetric analyses. The XRD analysis revealed lattice parameters that showed a linear reduction tendency as the molar ratio of sulfide increases in the crystalline structure. The HRTEM analysis allowed the determination of the nanoparticle sizes, which were 3.94 ± 0.70 nm (CdS), 4.23 ± 1.00 nm (CdS0.5Se0.5) and 4.12 ± 0.78 nm (CdSe). The band gap energy (Egopt) of the CdSxSe1-x QDs was determined by UV-Vis absorption spectroscopy and ranged from 2.42 eV to 2.84 eV, showing an increase with sulfide addition in the structure. The same behavior was observed for the Eg Elect, determined by cyclic and linear voltammetric analyses, indicating the nanoalloy nature of the ternary QDs electrosynthesized. For the CdSxTe1-x and CdTexSe1-x QDs, characterizations were performed by means of XRD and UV-Vis absorption and emission spectroscopies. The XRD analysis of CdSxTe1-x and CdTexSe1-x also revealed lattice parameters with a linear reduction tendency as the molar ratio of selenide and sulfide increased, respectively, in the crystalline structure. The Egopt of the CdSxTe1-x and CdTexSe1-x QDs presented values from 2.29 eV to 2.84 eV, and 2.30 eV to 2.83 eV, respectively. The results obtained demonstrate that the electrochemical method used allows the preparation of mixed cadmium chalcogenides with controllable properties.

2022
Dissertações
1
  • GRAZIELLE ROZENDO DE CERQUEIRA
  • FILMES DE POLIURETANO INTELIGENTES MODIFICADOS COM POLIVINILCAPROLACTAMA

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 16/02/2022

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  • Materiais ou sistemas poliméricos inteligentes, sensíveis a estímulos externos,
    têm sido cogitados para inúmeras aplicações na área biomédica, como por exemplo, na liberação
    controlada de drogas e adsorção de biomoléculas. O poli(N-vinil caprolactama) é um polímero
    termorresponsivo, com temperatura crítica próxima a temperatura do corpo humano, que vem se
    destacando por ser biocompatível, não tóxico e de baixo custo comparado a outros polímeros
    inteligentes. Uma das aplicações possíveis para esse polímero é na confecção de curativos inteligentes,
    que favoreçam a proliferação e adesão de proteínas e células no estado hidrofóbico, abaixo de sua
    temperatura crítica de solubilidade (LCST), e que, quando aquecidos acima da LCST, possam promover
    o descolamento das células, facilitando a remoção do curativo sem danificar o novo tecido formado. No
    presente trabalho foram desenvolvidos filmes de poliuretano termoplástico (TPU), já tradicionalmente
    usados em curativos, modificados superficialmente pela enxertia e polimerização do NVCL via radiação
    gama em doses de 5 e 20 kGy. O polímero puro poli(N-vinil caprolactama) (PNVCL) também foi
    produzido por radiação gama nas mesmas dosagens. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados
    físico-quimicamente pelas técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier

    (FTIR), termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC), A temperatura de transição
    crítica (LCST) foi determinada através da medição de ângulo de contato, do método de ponto de nuvem
    e por DSC. Os resultados de FTIR confirmaram a polimerização do monômero, assim como a enxertia
    do PNVCL no TPU. Os termogramas (TGA) e suas derivadas (DTG) indicaram que, em maior dose de
    irradiação, houve uma diminuição na estabilidade térmica, possivelmente favorecida pelo efeito de
    degradação em presença de oxigênio. A avaliação do LCST pelo ponto de nuvem revelou que os
    homopolímeros obtidos apresentaram os primeiros sinais de turbidez a partir de 30ºC, enquanto que
    para as amostras enxertadas o valor foi de até 7ºC menor. As medidas do ângulo de contato dos
    homopolímeros confirmaram a maior hidrofilicidade do polímero abaixo da sua LCST e menor
    molhabilidade da água acima da LCST. O presente trabalho contribui para o desenvolvimento de
    curativos inteligentes inovadores com potencial aplicação na área biomédica.



  • Mostrar Abstract
  • Smart polymeric materials or systems, sensitive to external stimuli, have been
    considered for numerous applications in the biomedical area, such as controlled drug release and
    biomolecules adsorption. Poly(N-vinyl caprolactam) is a thermoresponsive polymer, with a critical
    temperature close to the temperature of the human body, which has stood out for being biocompatible,
    non-toxic and low cost compared to other smart polymers. One of the possible applications for this
    polymer is in the manufacture of smart dressings, which favor the proliferation and adhesion of proteins
    and cells in the hydrophobic state, below their critical solubility temperature (LCST), and which, when
    heated above the LCST, can promote the detachment of the cells, facilitating the removal of the dressing
    without damaging the new tissue formed. In the present work, films of thermoplastic polyurethane (TPU),
    already traditionally used in dressings, were superficially modified by grafting and polymerization of NVCL
    via gamma radiation at doses of 5 and 20 kGy. Pure polymer poly(N-vinyl caprolactam) (PNVCL) was
    also produced by gamma radiation at the same dosages. The materials developed were characterized
    physicochemically by the techniques of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry
    (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The critical transition temperature (LCST) was
    determined by measuring the contact angle, through the cloud point method, and by DSC. The FTIR
    results confirmed the polymerization of the monomer, as well as the grafting of the PNVCL on the TPU.
    The thermograms (TGA) and its derivative (DTG) showed that at a higher irradiation dose there was a
    decrease in thermal stability, possibly favored by the degradation effect in the presence of oxygen. The
    evaluation of the LCST by the cloud point revealed that the homopolymers showed the first signs of
    turbidity around 30ºC, while for the grafted samples the value was up to 7ºC lower. The measurements of
    the contact angle of the homopolymers confirmed the higher hydrophilicity of the polymer below its LCST
    and lower water wettability above the LCST. The present work contributes to the development of
    innovative smart dressings with potential application in the biomedical area.


2
  • GUSTAVO HENRIQUE BASTOS DA SILVA
  • MAGNETOIMPEDÂNCIA EM MULTICAMADAS MAGNÉTICAS DEPOSITADAS EM SILÍCIO

  • Orientador : FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • JOAO MARIA SOARES
  • Data: 30/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos um estudo da magnetoimpedância (MI) medida em elementos multicamadas preparadas através de fotolitografia óptica e pela técnica de deposição por sputtering. As nanoestruturas são compostas de camadas de [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 / Cu (400 nm) / [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 depositadas em silício (Si), onde Py (permalloy) é uma liga magnética com composição Ni81Fe19 e Ti e Cu representam, respectivamente, camadas metálicas de titânio e cobre. Foram feitas nanoestruturas na geometria de “fita”, um meandro com dois seguimentos na forma de “U”, bem como meandros com 12 seguimentos sendo um com os vértices “retangulares” e outro com os vértices “arredondados”. Laços de histerese foram obtidos à temperatura ambiente (T = 298K) utilizando um magnetômetro de amostra vibrante tipo VSM (Vibrating Sample Magnetometer). A contribuição diamagnética do Si obtida, permitindo assim obter a magnetização a magnetização das multicamadas. Foram obtidos valores para o campo coercivo HC de cerca de 5 Oe que é típico de ligas ferromagneticamente moles. As medidas da impedância elétrica (𝑍) foram feitas também em temperatura ambiente. O campo magnético for varrido no intervalo de ± 4,0 kOe tanto na configuração longitudinal quanto na transversal ao plano das amostras. A amplitude da corrente Iac foi mantida constante (= 2 mA) enquanto a frequência (𝑓) da corrente elétrica foi varrida de 100 kHz a 30 MHz. Os dados da MI apresentaram dois regimes distintos. Abaixo de 5 MHz a dependência de 𝑍 com 𝑓 é fortemente influenciada pela nanoestrutura magnética e pelo substrato, enquanto que acima de 15 MHz é observado uma ressonância associada a linha de transmissão composta pelos cabos coaxiais, conectores e pares contorcidos utilizados. Foram obtidos valores na faixa de 5 - 40 m Ω para a máxima variação de 𝑍 relativa ao valor medido em 4,0 kOe cujo valor depende da geometria da nanoestrutura. Foi investigada ainda a MI em uma estrutura com a geometria de fita depositada sobre vidro com os objetivos de confirmar a influência do substrato de Si e fazer uma comparação com dados medidos anteriormente em uma nanoestrutura similar. Para essa amostra obteve-se valores de ΔZ muito maiores (~ 600 mΩ) do que na depositada em Si (~ 40 mΩ). É também importante ressaltar que para as amostras depositadas sobre silício há uma forte dependência de 𝑍 com 𝑓 no intervalo de 100 kHz até 10 MHz. Os valores da resistência dc para as amostras depositadas em silício forão: 8,1 Ω (fita), 6,8 Ω (2-traços), 20,1 Ω (meandro de bordas quadradas) e 45,2 Ω (meandro de bordas redondas). Já para a amostra sobre vidro a resistência elétrica foi de 3,2 Ω. A contribuição do substrato de Si foi contabilizada utilizando-se um modelo CPE (Constant Phase Element) enquanto que para a ressonância associada a linha de transmissão utilizou-se um circuito ressonante tipo RLC. Por fim, os resultados da GMI foram interpretados utilizando o modelo desenvolvido para estruturas planares com geometria semi-infinita.


  • Mostrar Abstract
  • We present a study of the magnetoimpedance (MI) measured in multilayer elements prepared by optical photolithography and by the sputtering deposition technique. Nanostructures are composed of layers of [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 / Cu (400 nm) / [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 deposited on silicon (Si), where Py (permalloy) is a magnetic alloy with composition Ni81Fe19 and Ti and Cu represent, respectively, metallic layers of titanium and copper. Nanostructures were made in “ribbon” geometry, a meander with two segments in the form of “U”, as well as meanders with 12 segments, one with “rectangular” vertices and another with “rounded” vertices. Hysteresis loops were obtained at room temperature (T = 298K) using a VSM type vibrating sample magnetometer (Vibrating Sample Magnetometer). The diamagnetic contribution of Si obtained, thus allowing to obtain the magnetization and magnetization of the multilayers. Values were obtained for the coercive field Hc of about 5 Oe which is typical of ferromagnetically soft alloys. Measurements of electrical impedance (Z) were also made at room temperature. The magnetic field is swept in the range of ± 4.0 kOe in both the longitudinal and transverse configurations of the samples plane. The amplitude of the Iac current was kept constant (= 2 mA) while the frequency f of the electrical current was swept from 100 kHz to 30 MHz. The MI data showed two distinct regimes. Below 5 MHz the dependence o Z with f is strongly influenced by the magnetic nanostructure and by the substrate, while above 15 MHz a resonance is observed associated with the transmission line composed of the coaxial cables, connectors and twisted pairs used. Values in the range of 5 – 40 mΩ were obtained for the maximum variation of Z relative to the value measured at 4.0 kOe whose value depends on the geometry of the nanostructure. MI was also investigated in a structure with a ribbon geometry deposited on glass in order to confirm the influence of the Si substrate and to make a comparison with data previously measured in a similar nanostructure. MI was also investigated in a structure with a ribbon geometry deposited on glass in order to confirm the influence of the Si substrate and to make a comparison with data previously measured in a similar nanostructure. For this sample, ΔZ values were much higher (~ 600 mΩ) than in the one deposited in Si (~ 40 mΩ). It is also important to note that for samples deposited on silicon there is a strong dependence of Z with f in the range from 100 kHz to 10 MHz. The dc resistance values for samples deposited on silicon were: 8.1 Ω (tape), 6.8 Ω (2-dash), 20.1 Ω (square-edged meander) and 45.2 Ω (round-edged meander). For the sample on glass, the electrical resistance was 3.2 Ω. The contribution of the Si substrate was calculated using a CPE (Constant Phase Element) model, while for the resonance associated with the transmission line, an RLC-type resonant circuit was used. Finally, the GMI results were interpreted using the model developed for planar structures with semi-infinite geometry.

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  • CARLOS FERNANDO GOMES DO NASCIMENTO
  • Compósitos Cimentícios com Adição de Grafeno Puro Multicamadas: Investigação, de Efeitos em Propriedades Estruturais, Morfológicas, Químicas e Mecânicas

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • FELIPE MENDES DA CRUZ
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • Data: 17/06/2022

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  • Os compósitos cimentícios são materiais amplamente utilizados na indústria da construção civil e possuem propriedades físico-mecânicas eficientes. Com o intuito de desenvolver materiais de cimento de alto desempenho, a nanotecnologia vem passando por um processo evolutivo e durante os últimos anos associando-se a projeção de nanomateriais aplicadas as argamassas cimentícias. Um dos nanomateriais que tem sido alvo de estudo no setor da construção é o grafeno puro, uma vez que possui elevada superfície específica e propriedades específicas por ser leve, rígido e impermeável. O objetivo principal dessa pesquisa foi investigar a eficiência Física, Química e microestrutural dos compósitos argamassados com diferentes teores de grafeno puro em relação a massa do aglomerante aos 7, 14, 21 e 28 dias. Para isto, foram confeccionados corpos de prova (CP’s) prismáticos (4 cm x 4 cm x 16 cm) e cilíndricos (5 cm x 10 cm) utilizando 6 (seis) misturas: uma de referência (REF) e outras 5 (cinco) com 0,03%, 0,06%, 0,09%, 0,12% e 0,15% de grafeno puro (GRAF). Os (CP’s) prismáticos foram utilizados para analisar a resistência a tração na flexão e os cilíndricos para avaliar a resistência à compressão axial, absorção de água por capilaridade e por imersão, densidade de massa, propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade. Foram realizadas análises mineralógicas nos materiais percussores: o cimento, o grafeno puro e o agregado miúdo (areia) através do ensaio de difração de raios-X (DRX), fluorescência de raiosX (FRX), espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram realizadas análises térmicas (TGA/DTA) para os compósitos cimentícios após o processo de hidratação. Em relação aos resultados, foi constatado que as partículas o agregado miúdo (areia) possui massa específica de 2,985 g/cm³. As nanopartículas de grafeno puro possuem dimensões de aproximadamente, 50 μm, distância interplanar de 3,340 Å e fácil processo de aglomeração por serem hidrofóbicas. O cimento Portland apresentou 64,6% de óxido de cálcio (CaO) e 18,81% de dióxido de silício (SiO2). No que diz respeito aos resultados de (DRX), foi possível notar que os compósitos a base de cimento possuem a formação de silicato tricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S) e aluminato tricálcico (C3A). Quanto aos resultados de (FRX), foi evidenciado a presença de (SiO2) e (CaO) em maiores proporções. O ensaio de (MEV) com elétrons secundários (SE), evidenciou que as nanopartículas de grafeno puro possuem mais de 75% de carbono em sua composição. Para os compósitos argamassados, observou-se a formação de cristais de silicato de cálcio hidratado (C – S – H), vazios/interstícios, portlandita Ca(OH)2 e etringita (AFt). A partir dos ensaios de MEV/EDS, foi constatado que quanto maior o teor de nanopartículas de grafeno puro, maior o percentual de carbono. Para os resultados de (FTIR) notou-se a maioria das bandas de absorção foram deslocadas através da flexão de assimétrica, em que para os compósitos cimentícios foi evidenciado a formação da alita pertencente ao grupo funcional (Si – O). Também foi observado o grupo (CO) pertencente ao sistema carbonático da calcita (CO3)2– e a presença do grupo OH presente em moléculas de água. Por sua vez, os resultados de (TGA/DTA) mostraram que a decomposição do (C – S – H) ocorre entre 150 ºC e 200 ºC, (C – H) entre 430 ºC e 520 ºC e do carbonato de cálcio (CaCO3) entre 700 ºC e 800 ºC. A desidratação do monossulfato (C4AS.H18) e da etringita Ca6Al2(SO4)3(OH)12 ocorreram entre 91 ºC e 160 ºC. A decomposição dos silicatos foi verificada em temperaturas acima de 600 ºC. Adicionalmente, as misturas com 0,06% de (GRAF) apresentaram resistência à compressão axial 15% maior quando comparadas as argamassas de (REF), sendo este considerado um valor “ótimo”, além de ter correlação amostral significativa de (R² = 0,979). No que se refere a propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à tração na flexão revelou que a mistura com 0,03% e 0,06% de (GRAF) tiveram melhorias significativas 8,5% e 18%, respectivamente. Os resultados de absorção de água por capilaridade evidenciaram que os compósitos argamassados contendo 0,15% de nanopartículas de (GRAF), tiveram uma ascensão de água de, aproximadamente, 0,70 g/cm², ou seja, 33% menor quando comparados com as misturas de referência. As misturas contendo 0,15% de (GRAF), tiveram 6,8% de absorção de água por imersão, ou seja, 51% menor quando comparados com os compósitos cimentícios de referência. Foi observado que a densidade de massa das misturas contendo 0,06% de (GRAF), teve comportamento semelhante as misturas com 0,03% de (GRAF). No que diz respeito aos compósitos contendo 0,15% nanopartículas de (GRAF), os mesmos apresentaram densidade de massa de, aproximadamente, 2,25 kg/m³. Os dados foram analisados através do diagrama de Pareto, em que foi percebido que as dimensões das partículas e o índice de vazios influenciam diretamente nos resultados de massa específica. Os resultados correspondentes a análise de propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade foram mais evidentes nas misturas contendo diferentes teores de grafeno. Os compósitos cimentícios com 0,15% de (GRAF) apresentaram 4458 m/s e 69,40 GPa. O índice de atividade pozolânica (IAP) nas misturas contendo 0,06% de (GRAF) não foi tão evidente apresentando resultado de 85%, ou seja, abaixo do estabelecido pela norma que é de 90%. Em conclusão, estudos voltados para a utilização de nanomateriais em compósitos cimentícios ser realizados para promover a melhoria no desempenho físico, químico e mineralógico dos materiais na indústria da construção civil.


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  • Cementitious composites are materials widely employed in the construction industry and have efficient physical-mechanical properties. In order to develop high performance cement-based materials, nanotechnology has been undergoing an evolutionary process during the last years, associating itself to the design of nanomaterials applied to cement-based materials. An interesting nanomaterial that has been the target of study in the construction sector is the pure graphene, since it has a high specific surface area and specific properties for being lightweight, rigid, and waterproof. The main goal of this work was to investigate the physical, chemical and microstructural efficiency of mortar composites with different contents of pure graphene in relation to the mass of the binder at 7, 14, 21 and 28 days. In this sense, prismatic (4 cm x 4 cm x 16 cm) and cylindrical (5 cm x 10 cm) specimens were prepared by using 6 (six) mixtures: a reference (REF) and other 5 (five) with 0.03%, 0.06%, 0.09%, 0.12% and 0.15% pure graphene (GRAPH). The prismatic (CP's) were used to analyze the flexural tensile strength and the cylindrical ones to evaluate the axial compressive strength, water absorption by capillarity and immersion, mass density, ultrasonic wave propagation and modulus of elasticity. Mineralogical analyses were performed on the precursor materials: cement, pure graphene and fine aggregate (sand) through X-ray diffraction test (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). In addition, thermal analyses (TGA/DTA) were performed for the cementitious composites after the hydration process. The results revealed that the fine aggregate particles (sand) have a specific mass of 2.985 g/cm³. The pure graphene nanoparticles have dimensions of approximately 50 μm, interplanar distance of 3.340 Å and easy agglomeration process because they are hydrophobic. Portland cement showed 64.6% calcium oxide (CaO) and 18.81% silicon dioxide (SiO2). Regarding the results of (XRD), it was possible to note that the cement-based composites have the formation of tricalcium silicate (C3S), dicalcium silicate (C2S) and tricalcium aluminate (C3A). As for the (XRF) results, the presence of (SiO2) and (CaO) in larger proportions was evidenced. The (SEM) test with secondary electrons (SE), evidenced that the pure graphene nanoparticles have more than 75% of carbon in its composition. For the mortar composites, it was observed the formation of crystals of calcium silicate hydrate (C – S – H), voids/interstitials, portlandite (CaOH2) and ettringite (AFt). It was noted by (SEM) with backscattered electron detection (EDS) that the higher the content of pure graphene nanoparticles, the higher the percentage of carbon. For the (FTIR) results it was noted that most of the absorption bands were shifted through asymmetric bending, where for the cementitious composites the formation of alite belonging to the functional group (Si – O), (C – O) belonging to the carbonaceous group of calcites (CO3)2– and (O–H) group present in water molecules were identified. The (TGA/DTA) results showed that the decomposition of (C – S – H) occurs between 150 ºC and 200 ºC, (C – H) between 430 ºC and 520 ºC and of calcium carbonate (CaCO3) between 700 ºC and 800 ºC. Dehydration of monosulfate (C4AS.H18) and ettringite Ca6Al2(SO4)3(OH)12 occurred between 91 ºC and 160 ºC. The decomposition of the silicates occurs at temperatures above 600 ºC. As for the results, the mixtures with 0.06% of (GRAPH) showed axial compressive strength 15% higher when compared to mortars with (REF), being this considered an "optimum" value, besides having a significant sample correlation of (R² = 0.979). On the other hand, the flexural tensile strength test revealed that the mixture with 0.03% and 0.06% of (GRAPH) had significant improvements of 8.5% and 18%, respectively. The results of water absorption by capillarity showed that the mortar composites containing 0.15% of nanoparticles of (GRAPH), had a water rise of approximately 0.70 g/cm², i.e., 33% lower when compared to the reference mixtures. The mixtures containing 0.15% of (GRAPH), had 6.8% water absorption per immersion, i.e., 51% lower when compared to the reference cementitious composites. It was observed that the mass density of the mixtures containing 0.06% of (GRAPH), had similar behavior to the mixtures with 0.03% of (GRAPH). As for the composites containing 0.15% (GRAPH) nanoparticles, they had a mass density of approximately 2.25 kg/m³. The data were analyzed through the Pareto diagram, where it was noticed that the particle dimensions and the void index directly influence the results of specific mass. The results corresponding to the analysis of ultrasonic wave propagation and modulus of elasticity were more evident in the mixtures containing different graphene contents. The cementitious composites with 0.15% of (GRAPH) presented 4458 m/s and 69.40 GPa. The pozzolanic activity index (PAI) in the mixtures containing 0.06% of (GRAPH) was not so evident presenting a result of 85%, i.e., below the established by the standard, which is 90%. Finally, studies aimed at the use of nanomaterials in cementitious composites can be carried out to promote improvement in physical, chemical and mineralogical performance of materials in the construction industry.

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  • NADSON HUMBERTO COSTA FERRER
  • PONTOS DE CARBONO OBTIDOS DO BAGAÇO DE CANA E SUA APLICAÇÃO COMO MARCADORES FLUORESCENTES DE ETANOL COMBUSTÍVEL

  • Orientador : BEATE SAEGESSER SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATE SAEGESSER SANTOS
  • LUIZ STRAGEVITCH
  • MÔNICA FREIRE BELIAN
  • Data: 29/07/2022

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  • Neste trabalho, o bagaço de cana seco e carbonizado no forno nas temperaturas de 200, 325 e 450 °C foi utilizado como precursor de pontos de carbono através de uma síntese solvotermal. O nanomaterial fluorescente à base de carbono foi testado como marcador de etanol hidratado combustível para possível prevenção de fraudes e adulterações. Para isso, os pontos de carbono produzidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão (MET), espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de absorção, espectroscopia de emissão e espectroscopia de infravermelho. Após serem sintetizados, os pontos de carbono apresentaram fluorescência azulada. A microscopia eletrônica de transmissão mostrou nanopartículas com formato esférico ou quase esférico com tamanhos na faixa de 1 a 5 nm para o bagaço de cana seco e de 1 a 3,5 nm para o bagaço de cana carbonizado. Esses valores foram diferentes dos tamanhos observados no DLS, que variaram na faixa de 0,8 a 5.560 nm. Esses resultados associados aos de potencial zeta indicaram a formação de agregados de nanopartículas, resultado de uma certa instabilidade das amostras. Já os espectros de absorção dos pontos de carbono produzidos com o bagaço de cana seco e carbonizado no forno a 200°C apresentaram uma única banda larga, diferente do que é visto na literatura, mas dentro das faixas de 200 a 400 nm relacionados com transições eletrônicas carbono–carbono do núcleo aromático e de ligações de grupos funcionais na superfície. Os espectros de emissão do bagaço de cana seco e carbonizado a 200 °C apresentaram intensidades parecidas entre si, mas com larguras das bandas a meia altura diferentes. Para o bagaço carbonizado o valor foi de 110 nm, enquanto a do bagaço de cana seco foi de 85 nm. Os pontos de carbono obtidos do bagaço de cana carbonizado a 200 °C foram excitados em diversos comprimentos de onda e apresentaram dependência do comprimento de onda de excitação, deslocando seu máximo de intensidade de fluorescência de 425 nm até 565 nm. Os espectros de infravermelho mostraram que altas temperaturas removeram os grupos responsáveis pela fluorescência na superfície do nanomaterial, diminuindo a fluorescência dos pontos de carbono nas temperaturas de 325 °C e 450 °C. Os objetivos do trabalho foram alcançados, pois foi possível realizar a marcação do etanol hidratado combustível do posto Petrobrás BR com os pontos de carbono sintetizados neste trabalho usando-se espectros de absorção e emissão.
    Entretanto, os pontos de carbono produzidos com bagaço carbonizado a 200 °C só puderam ser detectados em uma ordem de grandeza acima de partes por milhão, ou seja, além do limite de concentração permitido pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP). 


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  • In this work, sugarcane bagasse dried and carbonized in the oven at temperatures of 200, 325 and 450 °C were used as precursors of carbon dots using a solvothermal synthesis. The carbon-based fluorescent nanomaterial was tested as a fuel hydrated ethanol marker for possible fraud and adulteration prevention. In this way, the carbon spots produced were characterized by transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, thermogravimetric analysis (TGA), absorption, emission and infrared spectroscopies. After the synthesis, the carbon dots showed blue fluorescence. The transmission electron microscopy showed nanoparticles with a spherical or almost spherical shape with sizes in the range from 1 to 5 nm for dry sugarcane bagasse and from 1 to 3.5 nm for carbonized sugarcane bagasse. These values were different from the sizes presented by DLS, which varied from 0.8 to5,560 nm. These results associated to the zeta potential results indicated the formation of nanoparticle aggregates occurred from the sample instability. On the other hand, the absorption spectra of the carbon points produced with the dried sugarcane bagasse and carbonized in the oven at 200°C showed a single broad band, different from what is seen in the literature, but within the ranges from 200 to 400 nm related to the carbon – carbon of the aromatic nucleus transition electronic and the functional groups bonds on the surface. The emission spectra of dry and carbonized sugarcane bagasse at 200 °C presented similar intensities, but with different full width at half maximum. For the carbonized bagasse it was 110 nm while that of the dried sugarcane bagasse was 85 nm. The carbon dots obtained from carbonized bagasse at 200 °C were excited at different wavelengths and showed dependence on the excitation wavelength, shifting their maximum intensity from 425 nm to 565 nm. The infrared spectra show that high temperatures remove the groups responsible for fluorescence on the surface of the nanomaterial, decreasing the fluorescence of carbon dots for the temperatures 325 °C and 450 °C. The goals of this work were achieved, considering that the carbon dots synthesized marked the ethanol fuel using absorption and fluorescence spectra. Although, the carbon dots produced with carbonized bagasse at 200 °C could only be detected in an order of magnitude above parts per million. This is beyond the concentration limit allowed by the Brazilian National Agency of Petroleum, Gas and Biofuels (ANP). 

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  • MAX TAYLO ARAÚJO LIMA
  • Desenvolvimento de Catalisadores Baseados em Nanopartículas Metálicas para Química Orgânica

  • Orientador : MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • IVANI MALVESTITI
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • Data: 03/08/2022

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  • Dentre os compostos conhecidos como nitrofenólicos, cuja as aplicações estão presentes no nosso cotidiano, o 4-nitrofenol (4-NF) se sobressai como um grave contaminante ambiental. O 4-NF pode ser reduzido ao composto de segurança 4-aminofenol, através da utilização de nanocatalisadores de prata. Assim, esse trabalho tem como objetivo principal desenvolver nanopartículas de prata (AgNPs) com diferentes estabilizantes e formatos para avaliar a atividade catalítica e fotocatalítica na reação de redução do 4-nitrofenol. As AgNPs foram preparadas no formato esférico e prismático, utilizando como estabilizante PVP, PVA e AA, através do método de redução química. As AgNPs foram caracterizadas por espectroscopia Uv-Vis, microscopia eletrônica de transmissão, espalhamento dinâmico de luz, potencial Zeta e ICP-OES. Os resultados obtidos indicam a formação de nanopartículas de prata com morfologia bem definida, esférica e prismática, com estabilidade coloidal e boa distribuição de tamanho. A redução catalítica do 4-nitrofenol em 4-aminofenol na presença de nanocatalisadores de prata foi estudada por espectroscopia UV-Vis. A aplicação em catálise e fotocatálise, indicam um grande potencial catalítico das AgNPs na redução do 4-NF. As AgNPs esféricas estabilizadas com PVA
    apresentaram um percentual de 94% na redução com 2 lâmpadas de espectro solar total. Os nanomateriais com ácido ascórbico exibiram uma atividade catalítica maior para as nanopartículas prismáticas em relação as esféricas, alcançando o percentual de redução máximo de 54 e 42%, respectivamente. As AgNPs preparadas com PVP demonstraram possuir o pior desempenho, quando comparado as demais nanopartículas estudadas, para a maioria dos sistemas utilizados . Portanto, a partir dos resultados obtidos, podemos concluir que os nanocatalisadores de prata desempenharam sua função de forma significativa na redução do 4-nitrofenol, demonstrando potencial para aplicação em outras reações químicas de forma a contribuir no desenvolvimento de nanocatalisadores sustentáveis para a química orgânica.



  • Mostrar Abstract
  • Among the compounds known as nitrophenolics, whose applications are present in our daily lives, 4- nitrophenol (4-NP) stands out as a serious environmental contaminant. 4-NP can be reduced to the safety compound 4-aminophenol through the use of silver nanocatalysts. Thus, this work has as the main objective to develop silver nanoparticles (AgNPs) with different stabilizers and formats, to evaluate their catalytic and photocatalytic activity in the 4-nitrophenol reduction reaction. AgNPs were prepared in spherical and prismatic format, using PVP, PVA and AA as stabilizer, through the chemical reduction method. AgNPs were characterized by Uv-Vis spectroscopy, transmission electron microscopy, dynamic light scattering, Zeta potential and ICP-OES. The results obtained indicate the formation of silver nanoparticles with well-defined morphology, spherical and prismatic, with colloidal stability and good size distribution. The catalytic reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol in the presence of silver nanocatalysts was studied by UV-Vis spectroscopy. The application in catalysis and photocatalysis, indicate a great catalytic potential of AgNPs in the reduction of 4-NF. The spherical AgNPs stabilized with PVA presented a percentage of 94% in the reduction with 2 lamps of total solar spectrum. Nanomaterials with ascorbic acid exhibited a higher catalytic activity for prismatic than spherical nanoparticles, reaching the maximum reduction percentage of 54 and 42%, respectively. AgNPs prepared with PVP showed the worst performance, when compared to the other studied nanoparticles, for most of the systems used. Therefore, from the results obtained, we can conclude that silver nanocatalysts played their role successfully in the reduction of 4-nitrophenol, demonstrating potential application in other chemical reactions, in order to contribute to the development of sustainable nanocatalysts for organic chemistry.

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  • ÍRINAN BARBOSA DE FRANÇA
  • Avaliação do Complexo Β-Dicetonato Eu(Btfa)3bipy como Marcador Luminescente de Munição para Detecção de Resíduos de Tiro

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • INGRID TAVORA WEBER
  • RODRIGO DA SILVA VIANA
  • Data: 18/08/2022

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  • As munições livres de metais pesados ou não-tóxica (NTA) foram desenvolvidas com intuito de proteger a saúde dos agentes de segurança pública e o meio ambiente. No entanto, as metodologias empregadas para a identificação dos resíduos de tiro (GSR) se tornaram ineficientes quando utilizada esse tipo de munição. Com o intuito de resolver essa problemática, foi apresentada como alternativa a implementação de marcadores luminescentes em munições. Estes marcadores são conhecidos por permitir a visualização dos resíduos na própria cena do crime utilizando apenas uma lâmpada ultravioleta, facilitando a visualização, a coleta e a posterior análise dos resíduos em laboratório. Além disso, ajudam a esclarecer a dinâmica do evento do disparo ou mesmo a dinâmica do crime em questão. Objetivando a ampliação do processo de codificação de munição e principalmente uma possível aplicação em escala industrial, o presente trabalho estudou a eficiência do complexo β-dicetonato de európio Eu(btfa)3bipy como marcador luminescente de GSR. Este complexo foi sintetizado utilizando um sistema de refluxo a 60°C, processo simples e facilmente escalonável para escala industrial. A espectroscopia no infravermelho (FTIR) indicou que neste complexo o íon európio está coordenado aos ligantes β-dicetonatos. Com a espectroscopia de fotoluminescência (FL) foram observadas as linhas finas de emissão características das transições f-f do íon európio, e observou-se ainda que o efeito antena é o principal mecanismo responsável pela excitação da amostra. A análise termogravimétrica (TGA) mostrou que o complexo se apresenta estável até aproximadamente 300°C. E a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que o complexo cristaliza formado blocos tridimensionais densos e irregulares. Após a caracterização, o complexo foi testado como marcador luminescente de GSR. Após o disparo com munições 9mm convencionais, foram visualizados resíduos luminescentes (LGSR) sobre alvos posicionados em diferentes distâncias (vítima simulada) e sobre as mãos do atirador. É importante destacar que a presença de pontos luminescentes nas mãos de um suspeito, por si só, é um forte indicativo da presença de LGSR. Ademais, os resíduos gerados foram examinados utilizando o FL e o MEV, onde foi possível observar que os espectros de emissão apresentaram as transições características do európio, e que os resíduos apresentaram ainda morfologia semelhante à do marcador puro. Informações sobre a composição e a morfologia são essenciais para a identificação correta de um marcador de GSR. É importante destacar que a caracterização do LGSR envolveu métodos não destrutivos de grande interesse para investigações forenses, uma vez que se trata de equipamentos presentes nos principais centros investigativos. Os resultados mostraram que o complexo de Eu(btfa)3bipy é um eficiente marcador luminescente e químico, e sua caracterização pode ser aplicada a rotina forense. 


  • Mostrar Abstract
  • Heavy metal-free or non-toxic ammunition (NTA) was developed to protect the health of public safety agents and the environment. However, the methodologies used to identify the gunshot residues (GSR) of these ammunition have become inefficient. To solve this problem, the implementation of luminescent markers in ammunition was presented as an alternative. These markers are known to allow the visualization of residues at the crime scene using only an ultraviolet lamp, facilitating the visualization, sample collection and subsequent analysis of residues in the laboratory. In addition, they help to clarify the dynamics of the shooting event or even the dynamics of the crime in question. Aiming to expand the ammunition coding process and mainly a possible application in industrial scale, the present work studied the efficiency of the europium β-diketonate complex Eu(btfa)3bipy as a luminescent marker of gunshot residues. This complex was synthesized using a reflux system at 60°C, a simple and easily scalable process for industrial scale. Characterizations by infrared spectroscopy (FTIR) indicated that, in this complex, the europium ion is coordinated to β-diketonate ligands. Through photoluminescence spectroscopy (FL), the emission lines characteristics of the f-f europium transition were observed, and the antenna effect showed be the main mechanism responsible for the excitation of the sample. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that the complex is stable up to approximately 300°C. And the Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that the complex crystallizes into dense and irregular three-dimensional blocks. After characterization, the complex was evaluated as luminescent marker for GSR. After shots with 9mm conventional ammunition, luminescent residues (LGSR) were visualized on targets positioned at different distances (simulated victims) and on the shooter's hands. It is important to highlighted that the presence of luminescent particles on the hands of a suspect, by itself, is a strong indicator of LGSR. Furthermore, the generated residues were examined using FL and SEM, where it was possible to observe that the emission spectra showed the characteristic transitions of europium, and that the residues also presented a
    morphology similar to that of the pure marker. These compositional and morphologic information are essential for the correct identification of a GSR marker. It is important to highlight that the characterization of the LGSR involved non-destructive methods of great interest for forensic investigations, since they are equipment present in the main investigative centers. The results showed that the Eu(btfa)
    3bipy complex is an efficient luminescent and chemical marker, and its characterization can be applied to forensic routine. 

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  • ALICE DA CONCEIÇÃO ALVES DE LIMA
  • Desenvolvimento de blendas de celulose bacteriana/ poli (vinil álcool) e celulose bacteriana/carboximetilcelulose enriquecidos com complexo antioxidante

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • PEDRO FERREIRA DE SOUZA FILHO
  • Data: 27/10/2022

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  • As embalagens ativas originárias de polímeros biodegradáveis surgem como alternativas ecológicas para prolongar a vida útil do alimento e garantir a segurança alimentar. Essas embalagens são formuladas a partir de blendas de polímeros biodegradáveis e incorporadas com compostos ativos, oferecendo novas propriedades biológicas, como propriedade antioxidante ou antimicrobiana. Neste cenário, tem-se a celulose bacteriana (CB), poli (vinil álcool) (PVA) e carboximetilcelulose (CMC) que são polímeros biodegradáveis e podem ser utilizados para essa finalidade. Sendo assim, neste trabalho foram desenvolvidas e avaliadas blendas de CB/PVA e CB/CMC incorporados com um complexo antioxidante (EXT) em diferentes concentrações a partir do método in situ, visando aplicações futuras como embalagens ativas antioxidantes. Foram realizadas análises de Capacidade de Retenção de Água (CRA), Espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), Termogravimetria (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de Raio-X (DRX), atividade antioxidante pelo método DPPH e ABTS, e permeabilidade ao vapor de água (WVP). A incorporação do EXT, pela técnica in situ, foi bem-sucedida nas blendas CB/PVA e CB/CMC, com confirmação a partir das análises de FTIR e DRX. Ambas as blendas, também, apresentaram morfologia altamente porosa, característico da celulose bacteriana, e capacidade de retenção de água reduzida após a incorporação do EXT. As blendas CB/PVA incorporadas com EXT demonstraram menor estabilidade térmica. Além disso, as blendas CB/PVA incorporadas com a maior concentração de EXT demonstraram maior tamanho de cristalito e atividade antioxidante, além de menor cristalinidade e permeabilidade ao vapor de água. Por outro lado, as blendas CB/CMC apresentaram maior estabilidade térmica e, conforme o aumento da concentração do EXT incorporado na blenda, foi observado um aumento do tamanho de cristalito, percentual de cristalinidade e atividade antioxidante, além da diminuição da permeabilidade ao vapor de água. Por último, ambas as blendas produzidas demonstraram potencial para aplicação futura no setor de embalagem ativa com propriedades antioxidantes, mas a blenda CB/CMC destacou-se com melhores propriedades de estabilidade térmica, atividade antioxidante e capacidade de proteção ao vapor de água, contribuindo para o aumento da vida útil dos produtos embalados e pode ser aplicada a produtos
    mais sensíveis à umidade quando comparada a blenda de CB/PVA.


  • Mostrar Abstract
  • Active packaging from biodegradable polymers emerges as ecological alternatives to prolong the shelf life of food and ensure food safety. These packages are formulated from blends of biodegradable polymers and incorporated with active compounds, offering new biological properties, such as antioxidant or antimicrobial properties. In this scenario, we have bacterial cellulose (BC), poly (vinyl alcohol) (PVA) and carboxymethylcellulose (CMC) which are biodegradable polymers and can be used for this purpose. Therefore, in this work, blends of BC/PVA and BC/CMC incorporated with an antioxidant complex (EXT) were developed and evaluated in different concentrations from the in situ method, aiming at future applications as antioxidant active packaging. Analyzes of Water Retention Capacity (WRC), Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffractometry (XRD), antioxidant activity by the DPPH and ABTS methods, and water vapor permeability (WVP). The incorporation of EXT, by the in situ technique, was successful in the BC/PVA and BC/CMC blends, with confirmation from the FTIR and XRD analyses. Both blends also showed highly porous morphology, characteristic of bacterial cellulose, and reduced water holding capacity after the incorporation of EXT. The BC/PVA blends incorporated with EXT showed lower thermal stability. In addition, the BC/PVA blends incorporated with the highest concentration of EXT demonstrated greater crystallite size and antioxidant activity, in addition to lower crystallinity and permeability to water vapor. On the other hand, the BC/CMC blends showed greater thermal stability and, as the concentration of EXT incorporated in the blend increased, an increase in crystallite size, percentage of crystallinity and antioxidant activity was observed, in addition to a decrease in vapor permeability of water. Finally, both blends produced showed potential for future application in the active packaging sector with antioxidant properties, but the BC/CMC blend stood out with better thermal stability properties, antioxidant activity and water vapor protection capacity, contributing to increasing the shelf life of packaged products and can be applied to products that are more sensitive to moisture when compared to the BC/PVA blend.

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  • RENAN ROGERIO OLIVEIRA DE SOUZA
  • AVALIAÇÃO DA BIODEGRADAÇÃO DE FILMES ATIVOS DE POLI(BUTILENO ADIPATO CO-TEREFTALATO) (PBAT) EM CONDIÇÕES ANAEROBIAS.

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • SARA HORACIO DE OLIVEIRA MACIEL
  • Data: 09/12/2022

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  • A resistência intrínseca dos plásticos os torna extremamente úteis em várias aplicações de embalagens, porém, também são altamente resistentes à degradação e podem persistir por vários milênios no ambiente. O acúmulo de resíduos plásticos é um problema ambiental crescente e ainda não há uma solução exata para essa tratativa. Os plásticos biodegradáveis são alternativas promissoras aos plásticos convencionais, com isso, pesquisas acerca de materiais biodegradáveis com propriedades que permitam a sua aplicação em diversos ramos, como em embalagens em escala comercial, têm sido foco de vários pesquisadores. Entre essas embalagens, destacam-se as embalagens ativas com aditivos microbianos, como óleos essenciais, que atuam para inibir ou retardar o crescimento de micro-organismo em alimentos. Entretanto, a depender do polímero utilizado para confecção, podem contribuir para o acúmulo no meio ambiente. Dessa maneira, este trabalho tem como finalidade estudar a degradação anaeróbia, em lodo, de filmes poliméricos de PBAT e PBAT aditivado com óleo essencial de manjericão exótico (OEM, durante um período de 22 meses. Esses filmes foram analisados por termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial e microscopia eletrônica de varredura. A quantificação da degradação foi realizada por meio da perda de massa ao longo do tempo. Como principais resultados, foi observado que a perda de massa, após 22 messes, para o PBAT e o PBAT/OEM diminuíram de 4% e 22%, respectivamente. Enquanto o Polietileno que foi usado como padrão não demonstrou variação relevante. A maior perda de massa pode ser sugerida pela migração do óleo essencial para meio ou pela fragmentação do filme no momento da retirada do sistema. No tocante dos micro-organismos presente lodo foi observado que no início do estudo possuía majoritariamente apenas Bactérias Produtoras de ácidos. Apresentando, com 5 meses, as Pseudomonas aeruginosa Planctônicas e as Bactérias Anaeróbias Heterotróficas atingiram a fase estacionária. No decorrer da avaliação foi confirmado a infiltração de oxigênio nos sistemas proposto, circunstância a qual tornou possível o crescimento exponencial das Bactérias Anaeróbias Heterotróficas, tornando-as prevalecente nos biodigestores. A análise termogravimétrica atestou que a adição do óleo essencial de manjericão exótico não acarretou em mudanças na degradação térmica, tendo uma degradação entre 280 e 505 °C. Para os filmes aditivados, ao decorrer da degradação, foi verificado a aumento da temperatura de cristalização e diminuição do grau de cristalinidade, em virtude do aumento da mobilidade das cadeias poliméricas motivada pela adição do óleo essencial. Por meio da análise de microscopia de varredura foi possível confirmar sinais de falha na estrutura, tanto no PBAT quanto no PBAT/OEM. A visualização de poros, após o período de estudo, expõe indicio de degradação dos filmes. Diante do exposto, infere-se que o óleo essencial não retardou o processo de biodegradação, desta forma torna-se viável a utilização de filmes de PBAT/OEM em embalagens ativas, em razão das características antimicrobiana e antioxidantes do óleo essencial incorporado.


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  • The intrinsic resistance of plastics makes them extremely useful in many packaging applications, but they are also highly resistant to degradation and can persist for several millennia in the environment. The accumulation of plastic waste is a growing environmental problem and there is still no exact solution for this question. Biodegradable plastics are promising alternatives to conventional plastics, therefore, researches on biodegradable materials with properties that allow their application in various fields, such as packaging on a commercial scale, has been the focus of several researchers. Among these packages, active packages with microbial additives, such as essential oils, which act to inhibit or delay the growth of microorganisms in food stand out. However, depending on the polymer used for manufacturing, they can contribute to the accumulation in the environment. Thus, this work aims to study the anaerobic degradation, in sludge, of polymeric films of PBAT and PBAT added with exotic basil essential oil (OEM) during a period of 22 months. These films were analyzed by thermogravimetry, differential exploratory calorimetry and scanning electron microscopy. The quantification of the degradation was performed through the mass loss over time. As main results, it was observed that the mass loss, after 22 months, for PBAT and PBAT/OEM decreased by 4% and 22%, respectively, while the polyethylene that was used as standard showed no relevant variation. The greater mass loss can be suggested by the migration of the essential oil to the medium or by the fragmentation of the film at the time of removal from the system. About the microorganisms present in the sludge, it was observed that, at the beginning of the study, it had mostly only acid-producing bacteria, presenting, in 5 months, the Planktonic aeruginosa, and then, the Heterotrophic Anaerobic Bacteria reached the stationary phase. During the evaluation, the infiltration of oxygen in the proposed systems was confirmed, a circumstance which made possible the exponential growth of Heterotrophic Anaerobic Bacteria, making them prevalent in the biodigesters. The thermogravimetric analysis attested that the addition of exotic basil essential oil did not lead to changes in thermal degradation, with a degradation between 280 and 505 °C. For the additive films, during the degradation, it was verified an increase in the crystallization temperature and a decrease in the degree of crystallinity, due to the increase in the mobility of the polymeric chains caused by the addition of the essential oil. Through scanning microscopy analysis, it was possible to confirm signs of failure in the structure, both in PBAT and PBAT/OEM. The visualization of pores, after the study period, shows signs of degradation of the films. In view of the above, it is inferred that the essential oil did not delay the biodegradation process, thus making it viable to use PBAT/OEM films in active packaging, due to the antimicrobial and antioxidant characteristics of the essential oil incorporated.

9
  • LARISSA DIAS DA SILVA SANTOS
  • ESTUDO DE NOVAS ROTAS SINTÉTICAS PARA OBTENÇÃO DE NANOCRISTAIS TERNÁRIOS DE SELENETO DE PRATA E FERRO EM MEIO COLOIDAL AQUOSO

  • Orientador : GIOVANNIA ARAUJO DE LIMA PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GIOVANNIA ARAUJO DE LIMA PEREIRA
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • Data: 16/12/2022

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  • Os nanomateriais têm sido bastante explorados por apresentarem propriedades físico-químicas únicas. À medida que o tamanho [GADLP1] da partícula é reduzido para dimensões nanométricas, as propriedades do material mudam drasticamente. Os pontos quânticos (PQs) são nanopartículas (NPs) que possuem propriedades ópticas diferenciadas, apresentam tamanhos na faixa de 1 a 20 nm, e são afetadas pelo regime de confinamento quântico. Os PQs estão presentes em aplicações como na coleta de energia, sensores, biologia, medicina, entre outros. Tradicionalmente, os PQs são sintetizados como semicondutores binários II-VI, porém os PQs à base de cádmio são tóxicos ao organismo humano, apesar de serem bastante explorados por suas excelentes propriedades ópticas. Além disso, esses PQs são geralmente sintetizados em solventes orgânicos, o que limita sua aplicação em sistemas biológicos. Uma alternativa ao uso desses PQs são os semicondutores ternários sintetizados em meio aquoso que têm sido preparados principalmente a partir dos elementos dos grupos I-III-VI e receberam bastante atenção pela sua baixa toxicidade, suas propriedades ópticas ajustáveis, grandes coeficientes de absorção, alta eficiência de conversão e valores reduzidos de bandgaps. O AgFeSe2 é um bom candidato que possui as características citadas acima e ainda tem sido pouco explorado na literatura. Deste modo, o presente trabalho possui como objetivo a desenvolver um método de síntese do semicondutor ternário AgFeSe2 estabilizado com o ácido 3-mercaptossuccínico (MSA), em meio aquoso. Para tal, foram estudados como os fatores: proporção entre os reagentes, temperatura, uso ou não de atmosfera inerte, e pH que influenciam na estabilidade e propriedades ópticas das NPs de AgFeSe2. Foi verificado que sem o uso de gás e usando MPA as soluções não permaneceram estáveis do ponto de vista coloidal e precipitaram. Com o uso da atmosfera inerte e MSA como estabilizante, foi possível obter duas sínteses que se mantiveram estáveis por mais tempo. Foram realizadas caracterizações por Espectroscopia de Absorção e Emissão, além de análises de DRX e ICP-OES que exibiram bandas alargadas e baixa intensidade de emissão. Por DRX foi possível inferir que houve a formação de uma mistura de materiais, incluindo estruturas de óxido de ferro e que serão necessárias novas análises com o intuito de chegar a resultados mais robustos


     


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  • Os nanomateriais têm sido bastante explorados por apresentarem propriedades físico-químicas únicas. À medida que o tamanho [GADLP1] da partícula é reduzido para dimensões nanométricas, as propriedades do material mudam drasticamente. Os pontos quânticos (PQs) são nanopartículas (NPs) que possuem propriedades ópticas diferenciadas, apresentam tamanhos na faixa de 1 a 20 nm, e são afetadas pelo regime de confinamento quântico. Os PQs estão presentes em aplicações como na coleta de energia, sensores, biologia, medicina, entre outros. Tradicionalmente, os PQs são sintetizados como semicondutores binários II-VI, porém os PQs à base de cádmio são tóxicos ao organismo humano, apesar de serem bastante explorados por suas excelentes propriedades ópticas. Além disso, esses PQs são geralmente sintetizados em solventes orgânicos, o que limita sua aplicação em sistemas biológicos. Uma alternativa ao uso desses PQs são os semicondutores ternários sintetizados em meio aquoso que têm sido preparados principalmente a partir dos elementos dos grupos I-III-VI e receberam bastante atenção pela sua baixa toxicidade, suas propriedades ópticas ajustáveis, grandes coeficientes de absorção, alta eficiência de conversão e valores reduzidos de bandgaps. O AgFeSe2 é um bom candidato que possui as características citadas acima e ainda tem sido pouco explorado na literatura. Deste modo, o presente trabalho possui como objetivo a desenvolver um método de síntese do semicondutor ternário AgFeSe2 estabilizado com o ácido 3-mercaptossuccínico (MSA), em meio aquoso. Para tal, foram estudados como os fatores: proporção entre os reagentes, temperatura, uso ou não de atmosfera inerte, e pH que influenciam na estabilidade e propriedades ópticas das NPs de AgFeSe2. Foi verificado que sem o uso de gás e usando MPA as soluções não permaneceram estáveis do ponto de vista coloidal e precipitaram. Com o uso da atmosfera inerte e MSA como estabilizante, foi possível obter duas sínteses que se mantiveram estáveis por mais tempo. Foram realizadas caracterizações por Espectroscopia de Absorção e Emissão, além de análises de DRX e ICP-OES que exibiram bandas alargadas e baixa intensidade de emissão. Por DRX foi possível inferir que houve a formação de uma mistura de materiais, incluindo estruturas de óxido de ferro e que serão necessárias novas análises com o intuito de chegar a resultados mais robustos


     

Teses
1
  • GRICIRENE SOUSA CORREIA
  • Fabricação de Nanofibras de Poli (Álcool Vinílico) / Hidroxiapatita-Alginato por Eletrofiação para Aplicação na Engenharia de Tecido Ósseo

  • Orientador : BEATE SAEGESSER SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATE SAEGESSER SANTOS
  • RICARDO OLIVEIRA DA SILVA
  • RICARDO YARA
  • SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 03/03/2022

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  • Arcabouços de nanofibras produzidos por eletrofiação têm como características principais a
    elevada relação área superficial / volume e a distribuição de poros micrométricos desordenados podendo
    ser bons candidatos para regeneração óssea, facilitando a adesão celular e adsorção de moléculas
    orgânicas (proteínas, aminoácidos e polissacarídeos). Dentre os biomateriais, a hidroxiapatita (HAp) tem
    destaque por ter composição química similar aos ossos e se liga quimicamente com o tecido ósseo. Este
    trabalho teve como objetivo sintetizar HAp de tamanho nanométrico que possibilitasse incorporar nas
    nanofibras de poli (álcool vinílico) (PVA) pela técnica de eletrofiação. Primeiramente foram sintetizadas
    por via hidrotermal (HAH) e precipitação química (HP), sendo que a HP não foi possível a eletrofiação

    devido ao tamanho grande dos cristais. Portanto, visando controlar o tamanho dos nanocristais de HAp,
    induzimos o crescimento in situ associado a cadeias poliméricas do alginato e aplicamos como
    biocompósitos (HAL). Para a eletrofiação foram utilizadas duas concentrações de solução de PVA (10 e
    12%) e três concentrações de HAL (0.1, 0.25 e 0.5% (p / p) para a preparação das fibras. A microscopia
    eletrônica de transmissão (TEM) mostrou HAp semelhantes a bastonetes com tamanho no diâmetro e
    comprimento de (10 ± 2) nm e (34 ± 7) nm, respectivamente. A análise morfológica, propriedades físicas
    (intumescimento e degradação), mecânicas e biológicas foram avaliadas e comparadas com arcabouços
    de PVA puros e PVA/HAp. Através da análise da morfologia pode-se afirmar que os melhores
    parâmetros para formar nanofibras com ausência de imperfeição são aqueles que contém 12% de PVA,
    porém, nas membranas com maior proporção de HAL (0.5% m/v) apareceram na superfície pequenas
    quantidades de partículas aglutinadas do biocompósito. Alcançamos valores de diâmetro médio (>110
    nm) abaixo do que se observa na literatura, mesmo aumentando a concentração de biocompósito HAL os
    valores se mantiveram aproximados na maioria das fibras eletrofiadas. A melhor resposta de resistência à
    tração entre os arcabouços eletrofiados foi a FH2-0.1 (15,2 ± 2,5 MPa), embora as demais membranas
    também apresentem elevados limites de resistência mecânica. As taxas de intumescimento e degradação
    foram estimadas semanalmente in vitro em solução PBS por um período de 04 semanas. Também foram
    aplicados testes in vitro para avaliar a biocompatibilidade do material estudado. Três linhagens de células
    foram utilizadas no estudo da viabilidade celular dos arcabouços e pós cerâmicos. Neste ensaio todas as
    amostras tiveram resultados satisfatório na quantificação de células viáveis. Quanto ao teste de adesão
    celular no arcabouço FH2-0.1 mostrou-se que células fibroblasto gengival humano (FGH) adere e
    prolifera na superfície. Essas e outras propriedades são condições fundamentais para mostrar que esses
    materiais têm grande potencial para aplicações no tecido ósseo.


  • Mostrar Abstract
  • Nanofiber scaffolds produced by electrospinning have as main characteristics the high surface area /
    volume ratio and the distribution of disordered micrometric pores, which can be good candidates for
    bone regeneration, facilitating cell adhesion and adsorption of organic molecules (proteins, amino acids
    and polysaccharides). Among the biomaterials, hydroxyapatite (HAp) stands out for having a chemical
    composition similar to bones and chemically bonding with bone tissue. The aim of this work was to
    synthesize nanometric-sized HAp that could be incorporated into polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers by
    electrospinning technique. First they were synthesized by hydrothermal (HAH) and chemical
    precipitation (HP), and the HP was not possible to electrospun due to the large size of the crystals.
    Therefore, in order to control the size of HAp nanocrystals, we induced in situ growth associated with
    alginate polymer chains and applied them as biocomposites (HAL). For electrospinning, two
    concentrations of PVA solution (10 and 12%) and three concentrations of HAL (0.1, 0.25 and 0.5% (p /
    w) were used for fiber preparation. Transmission electron microscopy (TEM) showed HAp similar to
    rods with size in diameter and length of (10 ± 2) nm and (34 ± 7) nm, respectively. Morphological,
    physical (swelling and degradation), mechanical and biological properties were evaluated and compared
    with pure PVA and PVA/HAp scaffold Through the morphology analysis it can be stated that the best
    parameters to form nanofibers without imperfection are those that contain 12% of PVA, however, in
    membranes with a higher proportion of HAL (0.5% m/v) small surface appears quantities of agglutinated
    particles of the biocomposite. We reached values of mean diameter (>110 nm) below what is observed in
    the literature, even increasing the concentration of the HAL biocomposite, the values remained
    approximate in most of the electrospun fibers. The best tensile strength response among electrospun
    scaffold was FH2-0.1 (15.2 ± 2.5 MPa), although the other membranes also present high limits of
    mechanical strength. Swelling and degradation rates were estimated weekly in vitro in PBS solution for a
    period of 04 weeks. In vitro tests were also applied to assess the biocompatibility of the material studied.
    Three cell lines were used in the study of the cell viability of the scaffolds and ceramic powders. In this
    assay all samples had satisfactory results in the quantification of viable cells. As for the cell adhesion test
    in the FH2-0.1 scaffold, it showed that human gingival fibroblast cells (FGH) adhere and proliferate on
    the surface. These and other properties are fundamental conditions to show that these materials have

    great potential for applications in bone tissue.

2
  • HENRIQUE BARBOSA GONCALVES
  • Produção de Heterojunção Baseada em Tântalo Aplicado para Fotocatálise

  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEAN CLAUDIO SANTOS COSTA
  • VICTOR HUGO VITORINO SARMENTO
  • FELIPE LEON NASCIMENTO DE SOUSA
  • GIOVANNA MACHADO
  • MARCELO NAVARRO
  • Data: 08/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Capazes de estarem disponíveis por longos períodos de tempo, as fontes
    renováveis são consideradas as mais importantes formas de produzir energia
    de maneira limpa. A formação de heterojunção de semicondutores é
    promissora para melhorar o desempenho fotocatalítico devido à combinação
    sinérgica das melhores propriedades de cada material. A substituição de
    materiais que têm como base o petróleo tem sido cada vez mais evidenciada.
    No presente trabalho foi desenvolvida uma heterojunção a partir de nanotubos
    de tântalo e microestruturas de BiVO
    4. É relatada uma estratégia hidrotérmica
    simples para formar heterojunção n-n de nanotubos de Ta
    2O5 e microestruturas
    de BiVO
    4 preparadas separadamente por anodização e processo hidrotérmico,
    respectivamente. Foi investigado a obtenção do oxidante BiVO
    4 sintetizado
    através de diferentes métodos e pelo ajuste do pH (2,0; 3,5 e 5,0). As
    estruturas foram caracterizadas por Raman, obtendo informações relacionadas
    a ligações de curto alcance nos sistemas sintetizados. A estrutura eletrônica foi
    analisada por Uv-Vis para o BiVO
    4 e para os NTs de Ta2O5, obtendo um band
    gap
    médio para o BiVO4 de 2,4 eV e 3,8 eV para os NTs de Ta2O5. A estrutura
    cristalina foi caracterizada por difração de raios-X (DRX), técnica esta que
    fornece informações relacionadas à cinética de transformação das fases do
    BiVO
    4 e dos NTs de Ta2O5. Análises por microscopia eletrônica de transmissão
    (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de área superficial
    específica (BET) foram utilizadas, corroborando assim para o conhecimento da
    morfologia e área superficial das estruturas. A atividade fotocatalítica foi
    avaliada pela fotodegradação do corante azul de metileno (AM) em meio
    aquoso sob condição AM 1.5 G (100 mW cm
    -2). Para produção de H2, a
    fotogeração ocorreu na presença dos fotocatalisadores durante 3 horas. Para a
    fotodegradação do AM, o Ta
    2O5/BiVO4-2,0H obtido via hidrotermal apresentou
    fotodegradação de 72,3%, comparado aos 28,3% apresentados pela amostra
    produzida pela mistura mecânica, com manutenção de 86,4% de seu
    desempenho fotocatalítico após 3 ciclos de fotodegradação. Realizamos para
    as amostras sintetizadas testes para quantificação da produção de H
    2 através
    de cromatografia gasosa. A fotogeração de H
    2 ocorreu na presença dos
    fotocatalisadores durante 3 horas. De acordo com os resultados obtidos, os
    NTs de Ta
    2O5 (800°C, 850°C e 900°C) apresentaram respectivamente uma
    produção de 4,4 μmol.g
    -1, 6,0 μmol.g-1 e 6,82 μmol.g-1 de H2. Para o compósito
    formado por Ta
    2O5/BiVO4-2,0H preparado hidrotermicamente, foi gerado 10,2
    μmol.g
    -1 de H2 em 3 h, enquanto que a mistura mecânica Ta2O5/BiVO4-M
    apresentam 2,80 μmol.g
    -1. Os resultados sugerem que o Ta2O5/BiVO4-2,0H é
    um material promissor para aplicações em fotocatálise, promovendo a
    produção sustentável de energia através do hidrogênio e para o tratamento de
    efluentes contendo corantes catiônicos.



  • Mostrar Abstract
  • Capable of being available for long periods of time, renewable sources are
    considered the most important ways to produce energy in a clean way.
    Semiconductor heterojunction formation is promising to improve photocatalytic
    performance due to the synergistic combination of the best properties of each
    material. The replacement of petroleum-based materials has been increasingly
    evident. In the present work, a heterojunction was developed from tantalum
    nanotubes and BiVO
    4 microstructures. A simple hydrothermal strategy to form
    n-n heterojunctions of Ta
    2O5 nanotubes and BiVO4 microstructures prepared
    separately by anodizing and hydrothermal process, respectively, is reported.
    Obtaining the oxidant BiVO
    4 synthesized through different methods and by
    adjusting the pH (2.0, 3.5 and 5.0) was investigated. The structures were
    characterized by Raman, obtaining information related to short-range bonds in
    the synthesized systems. The electronic structure was analyzed by UV-Vis for
    BiVO
    4 and for Ta2O5 NTs, obtaining an average band gap for BiVO4 of 2.4 eV
    and 3.8 eV for Ta
    2O5 NTs. The crystalline structure was characterized by X-ray
    diffraction (XRD), a technique that provides information related to the
    transformation kinetics of the BiVO
    4 and Ta2O5 NTs phases. Analysis by
    transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM)
    and specific surface area (BET) were used, thus corroborating the knowledge of
    the morphology and surface area of the structures. Photocatalytic activity was
    evaluated by photodegradation of methylene blue (AM) dye in aqueous medium
    under 1.5 G AM condition (100 mW cm
    -2). For H2 production, photogeneration
    occurred in the presence of photocatalysts for 3 hours. For the
    photodegradation of AM, the Ta
    2O5/BiVO4-2.0H obtained via hydrothermal
    showed a photodegradation of 72.3%, compared to 28.3% presented by the
    sample produced by the mechanical mixture, with maintenance of 86.4% of its
    photocatalytic performance after 3 cycles of photodegradation. For the
    synthesized samples, we performed tests to quantify the production of H
    2
    through gas chromatography. Photogeneration of H2 took place in the presence
    of photocatalysts for 3 hours. According to the results obtained, the Ta
    2O5 NTs
    (800°C, 850°C and 900°C) showed respectively a production of 4.4 μmol.g
    -1,
    6.0 μmol.g-1 and 6.82 μmol.g-1 of H2. For the composite formed by
    hydrothermally prepared Ta
    2O5/BiVO4-2.0H, 10.2 μmol.g-1 of H2 was generated
    in 3h, while the mechanical mixture Ta
    2O5/BiVO4-M presented 2.80 μmol.g-1.
    The results suggest that Ta
    2O5/BiVO4 is a promising material for applications in
    photocatalysis, promoting sustainable energy production through hydrogen and
    for the treatment of effluents containing cationic dyes.


3
  • LARISSA AGOSTINHO DE SANTA CRUZ OLIVEIRA
  • ELETRÓLITOS SUSTENTÁVEIS À BASE DE ÁGUA DO MAR E BIOPOLÍMEROS DOPADOS COM LÍQUIDOS IÔNICOS PARA SUPERCAPACITORES

  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROBERTO MANUEL TORRESI
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GIOVANNA MACHADO
  • MARCOS JOSE LEITE SANTOS
  • Data: 29/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe a síntese de eletrólitos géis biopoliméricos à base de água do mar (3,5% NaCl), com baixo custo e ambientalmente amigáveis, para aplicação em supercapacitores de carbono poroso ativo. O biopolímero agar-agar é modificado com solução básica NaOH para aumentar a viscosidade em até 21 vezes (82 Pa.s) em relação ao agar-comercial (3,86 Pa.s). Este aumento ocorre, possivelmente, devido à abertura do anel da molécula de agar-agar, facilitando a formação suprafibras mais coesas no eletrólito. As propriedades eletroquímicas dos eletrólitos são melhoradas a partir da dopagem do agar-agar com líquidos iônicos imidazólicos. As respostas de condutividade iônica e janela de estabilidade eletroquímica determinam os parâmetros de síntese das amostras através de design de experimentos (DoE). Apesar do aumento da viscosidade, os géis modificados também aumentam a condutividade iônica, em relação ao agar-comercial, pois facilitam as interações dos ións Na+ e Cl- com o biopolímero, aumentando a condução por saltos iônicos. A introdução do líquido iônico também melhora as propriedades de transporte no biopolímero, pois aumenta os saltos iônicos e também diminui o tempo de relaxamento da cadeia devido ao seu efeito plastificante. Supercapacitores com os eletrólitos gel otimizados, mostrando capacitância, densidade de energia e de potência entre 2,5-11 F.g-1, 0,4-1,8 Wh.Kg-1 e 117-2565 W.Kg-1, respectivamente, a depender da taxa de varredura (voltametria cíclica) ou da densidade de corrente aplicada (carga e descarga galvanostática). Sendo assim, os resultados obtidos indicam para a obtenção de um eletrólito de alto potencial para produção em larga escala de supercapacitores sustentáveis. Com isso, o trabalho soluciona as demandas sociais por tecnologias verdes para o armazenamento de energia.


  • Mostrar Abstract
  • This work provides low-cost and sustainable biopolymer gel electrolytes, which are based on seawater (3.5 % NaCl), for application in supercapacitors of active porous carbon. The bio-polymer agar-agar is modified with basic solution NaOH to increase the viscosity performance in 21 folds (82 Pa.s), compared to commercial agar-agar (3.86 Pa.s). This improvement occurs due to an open ring of agar molecule, which favors the formation of cohesive super-fibers in the electrolyte. The electrolytes show improved electrochemical behavior due to the doping of agar-agar with imidazolium ionic liquids. In this regard, ionic conductivity and electrochemical window stability determine the synthesis parameters through the Design of Experiments (DoE).  Despite the highest viscosity, the electrolyte increased the ionic conductivity, when it is compared to the modified agar-agar with the commercial one. It occurs because of the better iteration between agar-agar and the Na+ e Cl-  ions with polymer chain, which favor the conduction by ion jump. The ionic liquids improved the transport properties because of increasing the ion jump and also decreasing the relaxation time of the polymer chain (plasticize effect). Thus, supercapacitors with optimized electrolytes are manufactured with a capacitance, energy, and power density between 2.5-11 F.g-1, 0.4-1.8 Wh.Kg-1, and 117-2565 W.Kg-1, respectively, depending on the applied scan rate (cyclic voltammetry) and density current (galvanostatic charge-discharge). Therefore, the results indicate electrolytes that favor the large-scale production of sustainable supercapacitors. Thus, this work solves the social demand for eco-friendly technologies for energy storage.

4
  • THIAGO ANDRE SALGUEIRO SOARES
  • DESENVOLVIMENTO DE ROTAS DE SINTESES ELETROQUIMICAS EM ETAPA ÚNICA NA FORMAÇÃO DE NANOTUBOS DE TiNb2O7, CoTiO3/TiO2 e GNF-1/TiO2 APLICADOS A CÉLULAS FOTOELETROQUÍMICAS



  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATO VITALINO GONCALVES
  • DENILSON DE VASCONCELOS FREITAS
  • GIOVANNA MACHADO
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MARCO ANTONIO SCHIAVON
  • Data: 19/05/2022

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  • O presente trabalho tem como objetivo apresentar três diferentes rotas de síntese eletroquímica para a fabricação de óxidos mistos nanotubulares a base de TiO2. O primeiro trabalho apresenta a síntese de nanotubos a partir de uma liga Ti-70Nb, pelo método de anodização. Foi estudada a influência de diferentes tensões na formação dos nanotubos e o efeito de diferentes temperaturas de tratamento térmico. As imagens MEV e o mapeamento de EDS mostraram a distribuição de elementos Ti e Nb ao longo da matriz tubular demonstrando que os nanotubos anodizados consistem em uma mistura uniforme de TiO2 e Nb2O5. O gap óptico de TiNb2O7 foi de 2,88 eV. Essas misturas de óxidos foram aplicadas na geração fotocatalítica de H2 sob irradiação solar; onde a amostra tratada termicamente a 800 ° C resultou em uma taxa de produção de 61 μmol.h-1.g-1. O segundo propõe a síntese de nanotubos híbridos da perovskita CoTiO3/TiO2 sintetizados por um processo de anodização pulsada simples. O eletrólito de anodização de Ti convencional foi modificado com cátions Co2+. O ciclo de voltagem positiva ajuda a formar nanotubos devido à oxidação/dissolução do Ti e o ciclo negativo auxilia simultaneamente a inserir o Co2+ na matriz tubular de maneira controlável. O tratamento térmico em fluxo de Ar formou a heterojunção CoTiO3/TiO2 resultando em um aumento de 10 vezes na fotocorrente sob luz solar simulada em comparação com os nanotubos de TiO2 convencionais. O terceiro trabalho apresenta uma nova estratégia para incorporar uma estrutura de grafeno (GNF-1) ao TiO2 por meio de uma deposição eletroforética de anodização em uma etapa assistida pelo surfactante aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS). Esta abordagem leva à formação de uma interface eficaz entre o TiO2 e o GNF-1 com base no crescimento anódico simultâneo do TiO2 nanotubular e o movimento eletroforético dos coloides surfactantes GNF-1 carregados negativamente. O eletrodo TNT-GNF-1 exibe desempenho aprimorado como um fotoanodo, com um aumento na densidade da fotocorrente de até 45% em relação ao eletrodo TiO2 puro. A eficiência faradaica dos fotoanodos TiO2 e TiO2-GNF-1 para gerar O2 é de 70% de acordo com um sistema de eletrodo duplo coletor-gerador, demonstrando que o aumento na resposta de fotocorrente dos fotoanodos TiO2-GNF-1 não é devido à oxidação do GNF-1, mas a partir do efeito sinérgico entre os materiais.


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  • The present work aims to present three different electrochemical synthesis routes for the fabrication of TiO2-based nanotubular mixed oxides. The first work presents the synthesis of nanotubes from a Ti-70Nb alloy, by the anodizing method. The influence of different potentials on the formation of nanotubes and the effect of different heat treatment temperatures were studied. The SEM images and EDS mapping showed the distribution of Ti and Nb elements along the tubular matrix demonstrating that the anodized nanotubes consist of a uniform mixture of TiO2 and Nb2O5. The optical band gap of TiNb2O7 was 2.88 eV. These oxide mixtures were applied in the photocatalytic generation of H2 under solar irradiation; where the heat treated sample at 800 °C resulted in a production rate of 61 μmol.h-1.g-1. The second proposes the synthesis of hybrid CoTiO3/TiO2 perovskite nanotubes synthesized by a simple pulsed anodization process. Conventional Ti anodizing electrolyte was modified with Co2+ cations. The positive voltage cycle helps to form nanotubes due to the oxidation/dissolution of Ti and the negative cycle helps to simultaneously insert Co2+ into the tubular matrix in a controllable way. Argon-flow heat treatment formed the CoTiO3/TiO2 heterojunction resulting in a 10-fold increase in photocurrent under simulated sunlight compared to conventional TiO2 nanotubes. The third work presents a new strategy to incorporate a graphene structure (GNF-1) into TiO2 by means of a one-step anodizing electrophoretic
    deposition assisted by the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS). This approach leads to the formation of an effective interface between TiO
    2 and GNF-1 based on the simultaneous anodic growth of nanotubular TiO2 and the electrophoretic movement of negatively charged GNF-1 surfactant colloids. The TNT-GNF-1 electrode exhibits improved performance as a photoanode, with an increase in photocurrent density of up to 45% over the pure TiO2 electrode. The faradaic efficiency of the TiOand TiO2-GNF-1 photoanodes to generate O2 is 70% according to a collector-generator dual electrode system, demonstrating that the increase in the photocurrent response of the TiO2-GNF-1 photoanodes is not due to the oxidation of GNF-1, but from the synergistic effect between the materials.

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  • JANILSON ALVES FERREIRA
  • COMPOSTOS POLIMORFOS LUMINESCENTES APLICADOS COMO REVELADORES DE IMPRESSÕES DIGITAIS LATENTES

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CICERO INÁCIO DA SILVA FILHO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • ROBERTA CLÁUDIA SANTOS NEVES
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 24/05/2022

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  • Neste trabalho, foram apresentadas rotas sintéticas para obtenção de materiais luminescentes, apresentando polimorfismo, obtidos pelos mesmos materiais precursores sob agitação magnética, em diferentes parâmetro de temperatura. Foram misturados um zwitteríon 3-(1metilimidazólio-1-il) butano-1-sufonato como ligante com íon Eu3+ em temperatura ambiente por 24 horas para obtenção do sistema EuZgel e à 80 ºC por 12 horas para obtenção do sistema EuZcristal. Sequencialmente foram analisadas suas propriedades químicas, estruturais e fotofísicas para aplicá-los como agentes reveladores de impressões digitais latentes (IDL).

    Através da análise elementar, foi proposto para ambos os sistemas a fórmula mínima 2(N2C4H4).3(SO3).(NEu).9H2O. A pureza e preservação da estrutura do zwitteríon foi estimada através dos sinais de deslocamento por Ressonância Magnética Nuclear (RMN). A averiguação estrutural dos compostos EuZgel e EuZcristal teve início pela técnica de Infravermelho (FTIR), no qual foram identificadas bandas em 3500 cm-1 correspondentes ao grupo OH, que se mostrou mais alargados para o sistema alargado, quando comparado ao sistema sólido, e ainda, indicativos de coordenação por parte do terminal S=0, com sinais entre 1009 – 1294 cm-1 para os dois materiais sintetizados. Tais eventos foram ratificados pelo emprego da técnica de espalhamento Raman. O novo perfil cristalino foi identificado através de difratograma de raios-x para o sistema EuZcristal, assim como o caráter gel do sistema EuZgel identificado por técnicas rotacionais e oscilatórias de reologia, inferindo sobre o comportamento sólido do sistema superior ao caráter líquido presente.

    A estabilidade térmica dos materiais foi analisada por termogravimetria e foram percebidas alterações significativas de degradação a partir de 270 ºC, com a degradação da cadeia butílica presente na estrutura orgânica do zwitteríon, sendo gerados resíduos por efeito térmico em aproximadamente 650 ºC para o sistema EuZgel e 900 ºC para o sistema EuZcristal. A transformação de fase ocorrida do gel para o cristal foi identificada for calorimetria diferencial de varredura (DSC), identificando a temperatura de formação dos cristais em torno dos 232 ºC, tendo as etapas intermediárias de transformação monitoradas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os sistemas tiveram suas identidades espectroscópicas exploradas, pela técnica de absorção na região do ultravioleta-visível, foram atribuídos centros de bandas em 214 nm; 288 nm e 301 nm para EuZcristal; zwitteríon e EuZgel, respectivamente. E através da excitação dos sistemas em 395 nm, foram obtidos espectros de fotoluminescência, monitorando a emissão em 615 nm (5D07F2) e estimados os tempos de vida no estado excitado na ordem de 0,23 ms para o sistema gelificado e 1,53 ms para o sistema cristalino. O estudo teórico acerca da geometria em volta do íon central (Eu3+) foram realizados através dos cálculos dos estados excitados pelo Luminescence Package (LUMPAC) e a coordenação geométrica tridimensional otimizada pelo programa Recife Model 1 (RM1).

    Conhecidas as propriedades térmicas e químicas dos materiais obtidos, combinados com o perfil de luminescência estudado, os sistemas foram simultaneamente aplicados como agentes reveladores de impressões digitais latentes, fazendo uso de uma impressão padrão verticilo, com pontos característicos previamente identificados. Foram coletadas 60 impressões digitais em lâminas de vidro, onde metade destas foram submetidas à revelação pelo material EuZcristal e a outra metade, transferida para fita de coleta, para deposição em forma de filme do sistema EuZgel, correspondente a 30 dias de monitoramento das impressões. Estes registros papilares mostraram a eficiência dos compostos na atuação da elucidação de linhas papilares ao longo do tempo, com eficiência luminescente e visual até o 10º dia de coleta para o relevador na fase gel e eficiência até o 30º dia na utilização do sistema na fase cristalina.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, synthetic routes were presented to obtain luminescent materials, presenting polymorphism, obtained by the same precursor materials under magnetic stirring, at different temperature parameters. A zwitterion 3-(1methylimidazolium-1-yl) butane-1-sufonate as a ligand was mixed with Eu3+ ion at room temperature for 24 hours to obtain the EuZgel system and at 80 ºC for 12 hours to obtain the EuZcrystal system. Their chemical, structural and photophysical properties were sequentially analyzed to apply them as latent fingerprint (IDL) revealing agents.

    Through elemental analysis, the minimum formula 2(N2C4H4).3(SO3).(NEu).9H2O was proposed for both systems. The purity and preservation of the zwitterion structure was estimated through the displacement signals by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The structural investigation of the EuZgel and EuZcrystal compounds started with the Infrared technique (FTIR), in which bands were identified at 3500 cm-1 corresponding to the OH group, which proved to be wider for the extended system, when compared to the solid system, and also, indicative of coordination by the S=0 terminal, with signals between 1009 – 1294 cm-1 for the two synthesized materials. Such events were confirmed by the use of the Raman scattering technique. The new crystalline profile was identified through x-ray diffractogram for the EuZcristal system, as well as the gel character of the EuZgel system identified by rotational and oscillatory rheology techniques, inferring on the solid behavior of the system superior to the liquid character present.

    The thermal stability of the materials was analyzed by thermogravimetry and significant degradation changes were noticed from 270 ºC, with the degradation of the butyl chain present in the organic structure of the zwitterion, generating residues by thermal effect at approximately 650 ºC for the EuZgel system and 900 °C for the EuZcrystal system. The phase transformation that occurred from the gel to the crystal was identified by differential scanning calorimetry (DSC), identifying the crystal formation temperature around 232 ºC, with the intermediate transformation steps monitored by Scanning Electron Microscopy (SEM). The systems had their spectroscopic identities explored, by the technique of absorption in the ultraviolet-visible region, band centers were assigned at 214 nm; 288 nm and 301 nm for EuZcrystal; zwitterion and EuZgel, respectively. And through the excitation of the systems at 395 nm, photoluminescence spectra were obtained, monitoring the emission at 615 nm (5D07F2) and estimated lifetimes in the excited state in the order of 0.23 ms for the gelled system and 1, 53 ms for the crystalline system. The theoretical study about the geometry around the central ion (Eu3+) was carried out by calculating the excited states by the Luminescence Package (LUMPAC) and the three-dimensional geometric coordination optimized by the Recife Model 1 (RM1) program.

    Knowing the thermal and chemical properties of the materials obtained, combined with the luminescence profile studied, the systems were simultaneously applied as latent fingerprint revealing agents, using a whorl pattern print, with previously identified characteristic points. Sixty fingerprints were collected on glass slides, where half of them were submitted to development by EuZcrystal material and the other half, transferred to collection tape, for deposition in the form of EuZgel system film, corresponding to 30 days of monitoring of the impressions. These papillary records showed the efficiency of the compounds in the performance of the elucidation of papillary lines over time, with luminescent and visual efficiency until the 10th day of collection for the gel phase enhancer and efficiency until the 30th day in the use of the system in the crystalline phase.

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  • RENATA FLÁVIA FERRAZ DO NASCIMENTO
  • DESENVOLVIMENTO DE UM MATERIAL MESOPOROSO FOTOCRÔMICO DERIVADO MOLÉCULAS ESPIROPIRANO HIDROXI-FUNCIONAL

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • MARCOS VINICIUS DA SILVA PAULA
  • RODRIGO DA SILVA VIANA
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 01/06/2022

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  • No presente trabalho é documentada a síntese e a caracterização estrutural de moléculas do tipo espiropirano hidroxi-funcional, para utilização destas na formação de complexos com íons metálicos de diferentes  elementos da tabela periódica, do bloco s (Ca) e bloco d (Fe, Ni), a fim de investigar a estabilidade do isômero merocianina e também o uso dessas moléculas no desenvolvimento de um material fotocrômicos suportados em sílica mesoporosa do tipo MCM-48. Nesta pesquisa, as moléculas de espiropirano foram sintetizadas a partir da reação de condensação dos precursores metilenoinolina e derivados de hidroxibenzaldeídos, a partir da adaptação de metodologias já existentes na literatura. As estruturas dos espiropiranos foram confirmadas através de técnicas espectrométricas de UV-Vis, Infravermelho e RMN de 1H. Com a técnica de Uv-Vis foi possível avaliar as diferenças nas absorções entre os isômeros espiropirano e merocianina das moléculas sintetizadas, como também investigar o fotocromismo. Já com as técnicas de espectroscopia de infravermelho e RMN de 1H foi possível analisar as estruturas dos espiropiranos. Além das técnicas de caracterização mencionadas acima, o material mesoporoso fotocrômico foi caracterizado por análises termogravimétricas e imagens de microscopia eletrônica de varredura. Como resultado, o uso de espiropirano suportado em MCM-48 apresentou características ópticas semelhantes aos dos compostos puros demostrando que a metodologia adaptada foi adequada para o desenvolvimento desse tipo de material, pois permitiu a sua incorporação sem que ocorram alterações nas moléculas/estruturas. As hidroxilas presentes no espiropirano permitiram sua associação por ligações covalentes ao composto MCM-48 e a partir disso, foram observados que essa incorporação não alterou a morfologia da MCM-48, porém, aumentou sua estabilidade térmica e obteve-se um material que responde à ação do estímulo da luz, realizando assim fotocromismo positivo. Essa resposta fotocrômica aliada as propriedades do MCM-48 os tornam bons candidatos a serem aplicados em áreas de constante ascensão como, por exemplo, na entrega controlada de medicamentos ativada por luz.


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  • The present work documents the synthesis and structural characterization of hydroxy-functional spiropyran-type molecules, for use in the formation of complexes with metal ions of different elements of the periodic table, s-block (Ca) and d-block (Fe, Ni ), in order to investigate the stability of the merocyanine isomer and also the use of these molecules in the development of a photochromic material supported on mesoporous silica of the MCM-48 type. In this research, spiropyran molecules were synthesized from the condensation reaction of methyleneinoline precursors and hydroxybenzaldehyde derivatives, from the adaptation of methodologies already existing in the literature. The structures of spiropyrans were confirmed using UV-Vis, Infrared and 1H NMR spectrometric techniques. With the UV-Vis technique, it was possible to evaluate the differences in the absorptions between the spiropyran and merocyanine isomers of the synthesized molecules, as well as to investigate the photochromism. With the techniques of infrared spectroscopy and 1H NMR, it was possible to analyze the structures of spiropyrans. In addition to the characterization techniques mentioned above, the photochromic mesoporous material was characterized by thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy images. As a result, the use of spiropyran supported on MCM-48 presented optical characteristics similar to those of pure compounds, demonstrating that the adapted methodology was adequate for the development of this type of material, as it allowed its incorporation without changes in the molecules/structures. The hydroxyls present in spiropyran allowed its association by covalent bonds to the compound MCM-48 and from that, it was observed that this incorporation did not change the morphology of MCM-48, however, it increased its thermal stability and a material was obtained that responds to the action of the light stimulus, thus realizing positive photochromism. This photochromic response combined with the properties of MCM-48 make them good candidates to be applied in areas of constant rise, for example, in the controlled delivery of drugs activated by light.

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  • IVO DIEGO DE LIMA SILVA
  • DESENVOLVIMENTO DE FILMES ATIVOS ANTIMICROBIANOS E ANTIOXIDANTES DE PVA ADITIVADO COM EXTRATOS VEGETAIS DE PLANTAS DO SERTÃO

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • ANDREA LOPES BANDEIRA DELMIRO SANTANA
  • CRISTIANI VIEGAS BRANDAO GRISI
  • LAURA HECKER DE CARVALHO
  • Data: 26/07/2022

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  • As embalagens ativas são sistemas de acondicionamento produzidos para interagir com os alimentos e proporcionar o aumento do seu tempo de prateleira, acarretando benefícios para os consumidores e os produtores. Entre os tipos de embalagens ativas, estão os sistemas liberadores de agentes com propriedades antimicrobianas e antioxidantes. Os agentes ativos mais utilizados são conservantes de origem sintética, entretanto, essas substâncias podem ocasionar prejuízos à saúde do consumidor. Assim surgiram novas pesquisas para a substituição por compostos de origem natural, que são considerados mais seguros. Portanto, a investigação de espécies que apresentem substâncias com propriedades antimicrobiana e antioxidantes equiparável aos aditivos sintéticos é de grande relevância. Desse modo, se faz necessário a investigação de compostos presentes nos diversos biomas do planeta, entre eles a caatinga, que é um ecossistema pouco explorado e que apresenta grande riqueza na sua flora. Neste trabalho foram desenvolvidos filmes incorporados com extratos de plantas pertencentes ao Sertão do Pajeú (amburana de cambão, angico de caroço, cajueiro, jurema preta e pau ferro) para aplicações em embalagens ativas. A composição dos grupos dos flavonoides e outros compostos fenólicos foram investigadas através da espectroscopia no UV/VIS. A capacidade antioxidante total pelo método de redução, atividade antioxidante por captura de radicais livres e atividade antimicrobiana foram determinadas para os extratos vegetais e filmes de PVA aditivados. Os filmes poliméricos puro e com os extratos vegetais, também foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios X, calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise termogravimétrica (TGA), permeabilidade ao vapor de água e transparência. Os extratos vegetais apresentaram potencialidade pelos dois métodos como um bom agente antioxidante. A partir da atividade antimicrobiana foi constatado que todos os extratos vegetais apresentaram potencialidade inibitória contra a espécie Staphylococcus aureus e houve resultados promissores para a atividade antioxidante em ambos os métodos utilizados. Em virtude dos extratos exibirem potencialidade antioxidante e antimicrobiana similares como agente ativo, foi decidido incorporar todas as espécies na matriz polimérica de álcool polivinílico (PVA) nas concentrações de 1 e 5% (m/m). A adição do extrato vegetal não provocou alterações na transparência dos filmes, exceto para a formulação com amburana de cambão na concentração de 5%. A espectroscopia no infravermelho (FTIR) associada à análise dos componentes principais (PCA) evidenciaram diferenças entre os espectros obtidos, podendo indicar a incorporação dos extratos vegetais na matriz polimérica. A partir das técnicas de DSC, DRX e TGA foi constatado que a adição dos extratos vegetais provocou um decréscimo no grau de cristalinidade, uma diminuição da entalpia de fusão e um aumento da temperatura de transição vítrea e estabilidade térmica do PVA. Para a permeabilidade ao vapor de água nota-se um aumento para todas as formulações quando comparados aos filmes de PVA puro. Para avaliação antimicrobiana e antioxidantes dos filmes foram obtidos valores mais promissores para as formulações de PVA aditivado com extratos de cajueiro e pau ferro na concentração de 5% m/m. Portanto, os filmes desenvolvidos apresentaram grande potencialidade para serem aplicados no acondicionamento de alimentos perecíveis. 


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  • Caracterização de filmes poliméricos: DRX, Ensaio mecânico e FTIR (PCA)

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  • WINNIE QUEIROZ BRANDÃO
  • Preparação e Caracterização de Materiais Compósitos para Purificação e Biossensoriamento de DNA e Remoção de Contaminantes

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CELSO PINTO DE MELO
  • ANDRE GALEMBECK
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • ADRIANA FONTES
  • GUILHERME MARIZ DE OLIVEIRA BARRA
  • Data: 13/10/2022

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  • Neste trabalho, descrevemos a preparação e caracterização de materiais compósitos e apresentamos algumas de suas aplicações na purificação e sensoriamento de DNA e para a remoção de contaminantes. Os materiais desenvolvidos e caracterizados foram: i) membranas de poliestireno-polipirrol (PS-PPi), preparadas pela técnica de eletrofiação e revestidas pela polimerização in situ do pirrol; ii) membranas da casca do ovo de galinha modificadas com nanopartículas de ouro por ultrassonicação, e iii) um compósito magnético de carboximetilcelulose (CM-CMC), preparado pelo método de co-precipitação. A membrana de PS-PPi foi utilizada inicialmente para a adsorção de DNA de esperma de salmão dissolvido em soluções aquosas, quando apresentou uma capacidade de adsorção de 260 mg/g. Em seguida, essas membranas de PS-PPi foram incorporadas em colunas de centrifugação de modo a que pudéssemos otimizar um protocolo para a extração e purificação de DNA de folhas de alface crespa. As amostras de DNA obtidas eram de excelente integridade e qualidade. Esse procedimento se apresenta como um protocolo simples e rápido para a extração de DNA de tecidos vegetais. Por sua vez, o sistema MCO-NPsAu foi utilizada como uma bioplataforma sustentável para a detecção de sequências de DNA do patógeno Leptospira interrogans, com base na imobilização prévia de cadeias de fita simples de DNA marcadas com um fluoróforo (FAM-ssDNA) por meio de interações entre as nucleobases do ssDNA e as nanopartículas de ouro. A hibridização ocorre após o sistema MCO-NPsAu/FAM-ssDNA entrar em contato com a sequência de DNA alvo complementar (cDNA). Com isso, a interação é enfraquecida e ocorre a dessorção do dsDNA (cadeias de fita dupla de DNA), o que leva ao aparecimento de um forte sinal de fluorescência. Os resultados obtidos revelaram que nosso protocolo é um método simples, relativamente rápido, e altamente sensível, e que apresenta um limite de detecção de 0,24 nM. Por último, discutimos o uso do compósito magnético de carboximetilcelulose para a remoção do corante de azul de toluidina (AT) dissolvidos em meio aquoso. Quando comparados com os de outros adsorventes discutidos na literatura, nossos resultados indicaram que o CM-CMC é um material promissor para a remoção econômica e sustentável de moléculas de corantes de meios aquosos.


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  • In this work, we describe the preparation and characterization of composite materials and present some of their applications in DNA purification and sensing and the removal of contaminants. The materials developed and characterized were: i) polystyrene-polypyrrole (PS-PPi) membranes, prepared by the electrospinning technique and coated by the in situ polymerization of pyrrole; ii) hen eggshell membranes modified with gold nanoparticles by ultrasonication, and iii) a carboxymethylcellulose magnetic composite (CM-CMC), prepared by the co-precipitation method. The PS-PPi membrane was initially used for the adsorption of salmon sperm DNA dissolved in aqueous solutions when it presented an adsorption capacity of 260 mg/g. Then, these PS-PPi membranes were incorporated into spin columns so that we could optimize a protocol for the extraction and purification of DNA from crisp lettuce leaves. The DNA samples obtained were of excellent integrity and quality. This procedure is presented as a simple and fast protocol for the extraction of DNA from plant tissues. In turn, the MCO-NPsAu system was used as a sustainable platform for the detection of DNA sequences of the pathogen Leptospira interrogans, based on the previous immobilization of single-stranded DNA strands labeled with a fluorophore (FAM-ssDNA) through interactions between ssDNA nucleobases and gold nanoparticles. Hybridization occurs after the MCO-NPsAu/FAM-ssDNA system interacts with the complementary target DNA sequence (cDNA). which leads to the appearance of a strong fluorescence signal. The results obtained revealed that our protocol is a simple, relatively fast, and highly sensitive method, which has a detection limit of 0.24 nM. Finally, we discuss the use of carboxymethylcellulose magnetic composite for the removal of toluidine blue (AT) dye dissolved in an aqueous medium. When compared with those of other adsorbents discussed in the literature, our results indicated that CM-CMC is a promising material for the economical and sustainable removal of dye molecules from aqueous media.

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  • BRUNA GOMES MACIEL
  • APLICAÇÃO DE NANOESTRUTURAS PARA REMEDIAÇÃO AMBIENTAL, EXTRAÇÃO DE DNA, SUPERCAPACITOR E DETECÇÃO DE ÁCIDOS NUCLEICOS

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLARISSA DE ALMEIDA OLIVATI
  • MARYSTELA FERREIRA
  • CELSO PINTO DE MELO
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 07/11/2022

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  • Neste trabalho, abordamos a preparação e caracterização de materiais nanoestruturados e sua aplicação em diferentes áreas, como na remoção de contaminantes, extração e purificação de DNA, supercapacitor, e sensoriamento do patógeno de Leishmania. Inicialmente, sintetizamos o nanocompósito magnético (NCM) de óxido de ferro/quitosana/polianilina (γ-Fe2O3/Qui/Pani), que foi devidamente caracterizado por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), curvas de magnetização e difração de raios-X (DRX). Esse nanocompósito foi então aplicado para a remoção de corantes (alaranjado de metila (AM), índigo carmim (IC) e rodamina B (RB)) dispersos em meio aquoso. Para isso, analisamos o efeito de variações em parâmetros como o valor do pH do meio, a concentração de corante e o tempo de interação, o que nos permitiu o ajuste dos dados a diferentes modelos usados na descrição das isotermas e da cinética do processo de adsorção dos contaminantes. Ao utilizarmos 2 mg de NCM, a capacidade de adsorção foi de 147 mg para o AM, de 126 mg para o IC, e 80 mg para a rodamina, valores considerados promissores face o desempenho de outros materiais adsorventes descritos na literatura. Examinamos ainda a influência da variação de temperatura sobre a adsorção, o que nos permitiu estabelecer que o processo ocorre de maneira espontânea e é de natureza endotérmica. Esse mesmo nanocompósito foi também usado para a extração de DNA em amostras de natureza complexa, como sangue humano. Nessa etapa, foram otimizados diferentes parâmetros, como a quantidade de NCM a ser utilizada, o volume de solução tampão adequado para promover a dessorção, sendo então os resultados obtidos comparados com aqueles resultantes do uso de kits comerciais baseados em sistemas de coluna (membranas) e partículas. Ainda durante o doutorado, iniciamos em paralelo duas linhas de trabalho adicionais. A primeira diz respeito a eletrodos para dispositivos de armazenamento de energia com base em membranas de casca de ovo (MCO), que foram desmineralizadas e submetidas a uma ponteira ultrassônica com a posterior incorporação de nanoestruturas de carbono (NEC) como nanotubos de carbono multicamadas (MWCNT), e em seguida a adição de poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poliestireno sulfonato (PEDOT:PSS). Aqui, nosso objetivo foi o de melhorar as propriedades de condução elétrica e armazenamento de energia pelo fenômeno de dupla camada elétrica (EDC) e pseudocapacitância (PsC), em dispositivos de armazenamento de energia, como supercapacitores orgânicos. Já o segundo projeto foi voltado para o desenvolvimento de uma plataforma formada por um substrato de vidro funcionalizado e nanopartículas (NPs) de ouro que possa ser utilizada para testes de diagnóstico. Para isso, implementamos estudos de funcionalização de substratos de vidro pela deposição em fase vapor de grupos tiolados e aminados, que foram em seguida colocados para interagir com NPs de ouro para a formação de filmes nanoestruturados. Através da espectroscopia na região do ultravioleta e visível (UV-Vis) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV-STEM) foi possível acompanhar as etapas. A seguir, realizamos provas de conceitos para a detecção de ácido nucleico por meio da imobilização de sondas tioladas de DNA do patógeno de Leishmania infantum que demonstra o potencial dessa pesquisa.


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  • In this work, we approach the preparation and characterization of nanostructured materials and their application in different areas, such as contaminant removal, DNA extraction and purification, supercapacitor, and sensing of the Leishmania pathogen. Initially, we synthesized the magnetic nanocomposite (MNC) of iron oxide/chitosan/polyaniline (γ-Fe2O3/Chi/Pani), which was properly characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), magnetization curves and X-ray diffraction (XRD). This nanocomposite was then applied to remove dyes (methyl orange (AM), indigo carmine (IC) and rhodamine B (RB)) dispersed in an aqueous medium. For this, we analyzed the effect of variations in parameters such as the pH value of the medium, the dye concentration and the interaction time, which allowed us to adjust the data to different models used in the description of the isotherms and the kinetics of the process of adsorption of contaminants. When using 2 mg of MNC, the adsorption capacity was 147 mg for AM, 126 mg for IC, and 80 mg for rhodamine, values considered promising compared to the performance of other adsorbent materials described in the literature. We also examined the influence of temperature variation on adsorption, which allowed us to establish that the process occurs spontaneously and is endothermic in nature. This same nanocomposite was also used to extract DNA from samples of a complex nature, such as human blood. In this step, different parameters were optimized, such as the amount of MNC to be used, the volume of adequate buffer solution to promote desorption, and the results obtained were then compared with those resulting from the use of commercial kits based on column systems (membranes) and particles. Still during the doctorate, we started two additional lines of work in parallel. The first concerns electrodes for energy storage devices based on eggshell membranes (MCO) that were demineralized and subjected to an ultrasonic tip with the subsequent incorporation of carbon nanostructures (NEC) as multilayer carbon nanotubes (MWCNT), and then the addition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS). Here, our objective was to improve the electrical conduction and energy storage properties by the phenomenon of electrical double layer (EDC) and pseudocapacitance (PsC), in energy storage devices such as organic supercapacitors. The second project was aimed at the development of a platform formed by a functionalized glass substrate and gold nanoparticles (NPs) that can be used for diagnostic tests. For this, we implemented functionalization studies of glass substrates by the vapor-phase deposition of thiolated and amine groups, which were then placed to interact with gold NPs to form nanostructured films. Through spectroscopy in the ultraviolet and visible region (UV-Vis) and scanning electron microscopy (SEM-STEM) it was possible to follow the steps. Next, we performed proofs of concepts for the detection of nucleic acid through the immobilization of thiolated probes of DNA from the Leishmania infantum pathogen, which demonstrates the potential of this research.

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  • GABRIELLA AMORIM MUNIZ FALCÃO
  • EFEITO DE DIFERENTES TIPOS DE CARGA NAS PROPRIEDADES DE FILMES COMPÓSITOS DE POLICAPROLACTONA

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANNA RAFFAELA DE MATOS COSTA
  • CAROLINA LIPPARELLI MORELLI
  • JULIANA DE CASTRO MACÊDO FONSECA
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 07/12/2022

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  • O descarte inadequado dos polímeros é o responsável pelo seu acúmulo indiscriminado na natureza, gerando grandes impactos ambientais, uma vez que a degradação dos polímeros provenientes de fontes não renováveis é bastante lenta. Uma alternativa viável para minimizar essa problemática é a utilização total ou parcial dos polímeros biodegradáveis. A poli(ε-caprolactona), PCL, é um polímero semicristalino, que apresenta boas propriedades mecânicas, possuem alta biodegradabilidade no ambiente e apresenta boa processabilidade especialmente para filmes, características que o tornam um material adequado para produção de embalagens. Nesse contexto, no presente estudo foram desenvolvidos filmes compósitos de matriz biodegradável (PCL) com argila organofílica (C20A), palha de milho e bagaço de cana de açúcar. O efeito dos diferentes tipos de cargas inseridos na matriz polimérica na permeabilidade, na biodegradação, nas propriedades mecânicas e térmicas, destes sistemas foi avaliado. Compósitos contendo 1, 3 e 5% de argila e fibras foram processados em um misturador interno de laboratório e as curvas de reometria do torque foram analisadas. As composições obtidas foram granuladas e extrusadas na forma de filmes planos. Os resultados mostraram que a adição de pequenas quantidades (1,3 e 5%) da argila organofílica e fibras vegetais ao PCL não aumentou a degradação da matriz polimérica durante o processamento. Os resultados de DSC mostraram que a incorporação de cargas fibrosas e particuladas à PCL não afetou significativamente a temperatura de fusão ou de cristalização dos filmes. A incorporação das cargas na matriz polimérica diminuiu a permeabilidade ao e ao vapor d’água e aos gases oxigênio e dióxido de carbono dos filmes produzidos. Os filmes compósitos apresentaram maior resistência à tração, maior rigidez e menor alongamento na ruptura. Os resultados de biodegradação mostraram um aumento significativo das perdas de massa dos compósitos, comparado a matriz PCL. Portanto, os resultados confirmam o potencial de uso desses sistemas em aplicações para embalagens.


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  • POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS

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  • NATÁLIA SOARES PRADO
  • FOLHA DE GRAFITE COMERCIAL COMO SUBSTRATO PARA ELETROPOLIMERIZAÇÃO DE CORANTES FENOTIAZÍNICOS E SUAS APLICAÇÕES ELETROANALÍTICAS

  • Orientador : EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • PAULO EUZEBIO CABRAL FILHO
  • CRISTIANE LUISA JOST
  • RODRIGO AMORIM BEZERRA DA SILVA
  • Data: 15/12/2022

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  • Folhas de grafite (GS, do inglês graphite sheets) apresentam propriedades interessantes, como elevada resistência mecânica, condutividade elétrica e estabilidade da superfície, além de serem produzidas em larga escala a baixo custo. Nessa tese, foram utilizadas folhas de grafite como substratos condutores para a eletropolimerização dos corantes fenotiazínicos, azul de metileno (MB, do inglês methylene blue) e azul de toluidina (TB, do inglês toluidine blue) visando o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. A eletropolimerização foi realizada por voltametria cíclica, sendo observado que o potencial de inversão influencia fortemente a eletropolimerização do MB. O potencial de inversão de +1,2 V (Ag/AgCl) resultou em maior rugosidade do filme eletropolimerizado. O filme de poli(azul de metileno) (PMB do inglês, poly(methylene blue) depositado na superfície de GS, aumentou a sensibilidade para nitrofurantoína (NFT, do inglês, nitrofurantoin), minimizou a desativação do eletrodo e exibiu um intervalo linear de resposta de 5 a 100 μmol L-1, com limite de detecção de 55 nmol L-1. O sensor proposto foi aplicado com sucesso para quantificação de NFT em amostras de urina e água de torneira. Para o eletrodo modificado com o filme de poli(azul de toluidina) (PTB do inglês, poly(toluidine blue), observou-se uma melhora de desempenho analítico quando ciclos de potenciais em KOH 0,1 mol L-1 foram realizados após a etapa de crescimento do filme. Este procedimento também resultou em filmes mais lisos e compactos. O sensor desenvolvido apresentou um aumento na sensibilidade para determinação de triptamina (TRYP do inglês, tryptamine), menores limites de detecção, além de ser menos susceptível à desativação do eletrodo durante a eletrooxidação da TRYP. O GS/PTB-KOH apresentou uma faixa linear de 0,05 a 0,9 μmol L-1 e um limite de detecção 12 nmol L-1, permitindo a quantificação de TRYP em amostras queijo. Analitos modelo como procaína (PRO) e lidocaína (LID) também foram avaliados para explorar a aplicabilidade do sensor e observou-se um aumento na sensibilidade e menores limites de detecção. A eletropolimerização de corantes fenotiazínicos em folhas de grafite mostrou-se como uma estratégia promissora para análise rápida e barata usando um eletrodo descartável para sensoriamento de diferentes analitos.


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  • Graphite sheets (GS) have interesting properties, such as high mechanical strength, electrical conductivity, and surface stability, in addition to being produced on a large scale at a low cost. In this thesis, graphite sheets were used as conductive substrates for the electropolymerization of phenothiazine dyes, methylene blue (MB), and toluidine blue (TB), aiming at the development of electrochemical sensors. Electropolymerization was performed by cyclic voltammetry, and it was observed that the switching potential strongly influences the electropolymerization of MB. The switching potential of 1.2 V (Ag/AgCl) resulted in greater roughness of the electropolymerized film. The poly(methylene blue) (PMB) film deposited on the surface of GS increased the sensitivity to nitrofurantoin (NFT) and minimized electrode fouling. The GS/PMB exhibited a linear response range from 5 to 100 μmol L-1, with a detection limit of 55 nmol L-1 . The proposed sensor has been successfully applied for NFT quantification in urine and tap water samples. For the electrode modified with poly(toluidine blue) film (PTB), an improvement in analytical performance was observed when potential cycles in KOH 0.1 mol L-1 were performed after the film growth step. This procedure also resulted in flat and more compact films. The developed sensor showed an increase in sensitivity for tryptamine (TRYP) determination, lower detection limit, and it was less susceptible to the electrode deactivation during TRYP electrooxidation. The GS/PTB-KOH electrode exhibited a linear range from 0.05 to 0.9 μmol L-1 and a detection limit of 12 nmol L-1 allowing for the quantification of TRYP in cheese samples. Model analytes such as procaine (PRO) and lidocaine (LID) were also evaluated to explore the applicability of the sensor and improved sensitivity and lower detection limits were observed. The electropolymerization of phenothiazine dyes in graphite sheets proved to be a promising strategy for fast and inexpensive analysis using a disposable electrode for sensing different analytes.

2021
Dissertações
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  • GIRLAINE SANTOS DA SILVA
  • Produção de blendas de celulose bacteriana/alginato com incorporação de óleo de canela (Cinnamomum zeylanicum)

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • FERNANDO HALLWASS
  • SARA HORACIO DE OLIVEIRA MACIEL
  • Data: 12/03/2021

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  • Nesse estudo, foram produzidas blendas de Celulose Bacteriana (CB) e Alginato de sódio (AL) aditivadas com óleo essencial de canela visando obter embalagens ativas com propriedades antimicrobianas. O trabalho foi dividido em duas etapas, na primeira foram produzidas blendas com diferentes proporções entre os polímeros, enquanto na segunda foi feito o estudo da adição do óleo de canela em diferentes percentuais na blenda selecionada na etapa anterior. A partir da técnica de Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massa (GC-MS) foi possível verificar que o cinamaldeído foi o componente majoritário na composição do óleo essencial de canela. As bandas características do óleo foram avaliadas por Espectroscopia de Infravermelho. Foi feita a análise de atividade antimicrobiana pela técnica de poços e observou-se que o óleo foi ativo para Enterobacter, Escherichia Coli e Staphylococcus Aureus.Na primeira etapa do trabalho, foram produzidas blendas nas proporções de 0/100, 30/70, 50/50, 70/30 e 100/0 de CB/AL e as mesmas se apresentaram uniformes e com boa aparência. Foi verificado que a transparência das blendas aumentou com o aumento da concentração de alginato. Em relação à solubilidade, foi possível observar que a mesma diminuiu com o aumento da concentração de celulose bacteriana. Observou-se na análise de DRX que o aumento do percentual de celulose, promovia um aumento na cristalinidade das blendas. Pela análise termogravimétrica, foi possível constatar que o
    aumento da concentração de celulose bacteriana aumentou a estabilidade térmica das blendas. Na segunda etapa, foi selecionada a blenda com composição 50/50 CB/AL e foram variados os percentuais do óleo essencial de canela em concentrações de 5%, 10% e 20%. Observou-se através da transparência e solubilidade que os resultados para cada análise não apresentaram diferenças significativas entre si
    . Pelos resultados do DRX foi possível inferir que a adição do óleo de canela provocou uma diminuição na cristalinidade nas blendas. Na análise de TGA, verificou-se que a adição do óleo essencial de canela aumentou a estabilidade térmica das blendas. Logo, foi possível obter blendas de celulose/alginato com excelentes propriedades para aplicações em
    embalagens. 


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  • Nesse estudo, foram produzidas blendas de Celulose Bacteriana (CB) e Alginato de sódio (AL) aditivadas com óleo essencial de canela visando obter embalagens ativas com propriedades antimicrobianas. O trabalho foi dividido em duas etapas, na primeira foram produzidas blendas com diferentes proporções entre os polímeros, enquanto na segunda foi feito o estudo da adição do óleo de canela em diferentes percentuais na blenda selecionada na etapa anterior. A partir da técnica de Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massa (GC-MS) foi possível verificar que o cinamaldeído foi o componente majoritário na composição do óleo essencial de canela. As bandas características do óleo foram avaliadas por Espectroscopia de Infravermelho. Foi feita a análise de atividade antimicrobiana pela técnica de poços e observou-se que o óleo foi ativo para Enterobacter, Escherichia Coli e Staphylococcus Aureus.Na primeira etapa do trabalho, foram produzidas blendas nas proporções de 0/100, 30/70, 50/50, 70/30 e 100/0 de CB/AL e as mesmas se apresentaram uniformes e com boa aparência. Foi verificado que a transparência das blendas aumentou com o aumento da concentração de alginato. Em relação à solubilidade, foi possível observar que a mesma diminuiu com o aumento da concentração de celulose bacteriana. Observou-se na análise de DRX que o aumento do percentual de celulose, promovia um aumento na cristalinidade das blendas. Pela análise termogravimétrica, foi possível constatar que o
    aumento da concentração de celulose bacteriana aumentou a estabilidade térmica das blendas. Na segunda etapa, foi selecionada a blenda com composição 50/50 CB/AL e foram variados os percentuais do óleo essencial de canela em concentrações de 5%, 10% e 20%. Observou-se através da transparência e solubilidade que os resultados para cada análise não apresentaram diferenças significativas entre si
    . Pelos resultados do DRX foi possível inferir que a adição do óleo de canela provocou uma diminuição na cristalinidade nas blendas. Na análise de TGA, verificou-se que a adição do óleo essencial de canela aumentou a estabilidade térmica das blendas. Logo, foi possível obter blendas de celulose/alginato com excelentes propriedades para aplicações em
    embalagens. 

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  • LILIAN KÁSSIA CAVALCANTE DA SILVA DE ASSIS
  • PREPARAÇÃO DE FILME DE GRANADA DE ÍTRIO E FERRO SOBRE SUBSTRATO DE SILÍCIO (100)



  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • Data: 15/06/2021

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  • O presente trabalho trata-se da busca pelas condições ideais para obtenção de filmes
    de granada de ferro e ítrio (YIG) de qualidade, sobre substrato de silício, utilizando
    rota química. Tendo em vista as grandes diferenças estruturais existentes entre o YIG
    e o silício, este feito torna-se um desafio, que tem sido amplamente discutido na
    literatura. Para isso, dois métodos de síntese foram testados: a decomposição
    metalorgânica (MOD) e o sol-gel. A solução MOD teve seu estudo apenas na fase
    inicial. As soluções precursoras a base de ferro e ítrio foram caracterizadas por
    termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DTA), para
    entendimento do comportamento da decomposição do material em estudo em função
    da temperatura. A solução foi sinterizada a 1000ºC, apresentou fases de YIG cúbica
    e perovskita (YIP) em análise de difratometria de raios X (DRX). Sendo uma técnica
    de poucos relatos na literatura para a obtenção da fase YIG, o grande número de
    variáveis a serem controladas e, ainda, a estabilidade química das soluções
    precursoras, o método MOD continuou sendo perspectiva deste estudo. Em
    contrapartida, foram preparadas duas soluções a partir do método sol-gel: uma de YIG
    puro e outra de YIG dopado com zinco a 3%. Dois tratamentos térmicos foram
    propostos para investigação da influência das taxas de aquecimento/resfriamento e
    do tempo de patamar na qualidade dos filmes, quando utilizada ambas as soluções.
    Todas as variáveis foram determinadas a partir da consideração dos ciclos de pirólise,
    de nucleação e de cristalização. As soluções foram caracterizadas por TGA/DTA e
    foram tratadas com o tratamento considerado mais lento, mediante as taxas de
    aquecimento utilizadas. Os padrões de DRX apresentaram fases secundárias em
    ambas as amostras. No entanto, filmes tratados com as mesmas rampas de
    tratamento térmico apresentaram YIG de estrutura cúbica em única fase. Os
    tamanhos dos grãos puderam ser estimados a partir dos picos de maior intensidade,
    chegando a valores menores que 12nm. Um estudo comparativo pôde ser realizado,
    tendo como premissa uma amostra preparada em acordo com uma referência da
    literatura. Dois conjuntos serviram como base de estudo para definição da melhor
    solução e tratamento térmico a ser aplicado em etapas posteriores. Os filmes tiveram
    sua estrutura e morfologia de superfície comparados a partir de análises de
    microscopia óptica (MO), eletrônica de varredura (MEV) e análises estimativas de
    tamanho de partículas e perfil rugosidade. A solução dopada com zinco e o tratamento

    térmico mais lento apresentaram amostras de maior qualidade de superfície. Um
    estudo inicial da interferência do envelhecimento das soluções também pôde ser
    realizado. O comparativo entre filmes obtidos a partir de soluções de diferentes
    tempos de envelhecimento indicaram interferência na qualidade dos filmes. Por fim,
    um terceiro conjunto de amostras foi preparado, utilizando a solução envelhecida,
    sendo avaliada a interferência da velocidade de rotação, tempo de patamar e
    processo de limpeza dos substratos. Os resultados indicaram grande influência do
    processo de limpeza na qualidade dos filmes. Também foi observada a influência da
    velocidade de rotação na formação de bordas de material nas extremidades do
    substrato. Estas, observadas em filmes de substrato quadrado, onde foi confirmada a
    teoria de que quanto maior a velocidade, menor a largura de borda formada.



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  • DYEGO MAIA DE OLIVEIRA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÂO DE ESFERAS OCAS DE ÓXIDO DE FERRO

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • HEBER CLAUDIUS NUNES SILVA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 17/06/2021

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  • No presente trabalho apresentamos uma nova rota para a fabricação de esferas ocas de 142 ± 9 nm de diâmetro formadas por compostos de ferro (α-Fe2O3). A nova rota é baseada na metodologia descrita por Yoshikawa combinada com uma proposta de Kobayashi utilizando nanopartículas de poliestireno (PS) como template. As análises por microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia Raman e UV-Vis, indicam que nosso sistema intermediário (partículas core-shell) é formado por hidróxido de ferro (α-FeOOH) possuindo uma camada de 25 ± 4 nm suportada sobre partículas de PS. Numa etapa posterior, as esferas foram separadas do molde de PS para formar uma casca esférica de hematita com alguns traços de alfa hidróxido de ferro. A detecção dessa fase cristalina foi possível usando difração de raios X combinada com espectroscopia Raman.


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  • In the present work we present a new route for the manufacture of hollow spheres of 142 ± 9 nm in diameter formed by iron compounds (α-Fe2O3). The new route is based on the methodology described by Yoshikawa who combined with a proposal from Kobayashi using polystyrene nanoparticles (PS) as a template. Transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and UV-Vis analyses indicate that our intermediate system (core-shell particles) is formed by iron hydroxide (α-FeOOH) with a layer of 25 ± 4 nm supported on PS particles. At a later stage, the spheres were separated from the PS mold to form a spherical heatite shell with some traces of alpha iron hydroxide. The detection of this crystalline phase was possible using X-ray diffraction combined with Raman spectroscopy.

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  • LUCELMA PEREIRA DE CARVALHO
  • Modelagem da Emissão de Luz Branca Contínua por Conversão Ascendente de Energia em Nanomateriais

  • Orientador : RICARDO LUIZ LONGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUÍS ANTÓNIO FERREIRA MARTINS DIAS CARLOS
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • RICARDO LUIZ LONGO
  • Data: 26/07/2021

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  • As emissões de luz por conversão ascendente são processos em que fótons de menor energia são convertidos em fótons de maior energia. Por exemplo, a excitação na região do infravermelho próximo (NIR) causa emissões na região do visível. Esses processos têm várias aplicações que vão desde fotovoltaica e iluminação à nanomedicina, despertando assim grande interesse. Na última década, uma emissão de luz branca intensa com espectro contínuo foi observada ao excitar alguns materiais, em particular, óxidos metálicos, com fontes lasers de altas densidades de potência na região NIR. A origem desse fenômeno ainda não está estabelecida, sendo assim a motivação para o desenvolvimento e implementação de um modelo quantitativo. Este modelo foi baseado na equação de balanço de potência em que a energia absorvida do feixe de excitação é dissipada por transferência de calor (condução térmica), por aquecimento interno e por emissão térmica de luz branca (tipo corpo negro). A resolução numérica da equação obtida no modelo foi implementada com sucesso e forneceu resultados sem as aproximações utilizadas nas soluções analíticas. Com isso a dependência temporal da temperatura e da emissão de emissão de luz branca intensa com espectro contínuo por conversão ascendente de energia em (nano)materiais foram obtidas e comparadas com observações e dados experimentais. Todas as principais características desta emissão de luz branca foram explicadas e quantificadas pelos resultados analíticos e numérico. Em particular, a dependência da intensidade integrada de emissão com a potência do laser, com o tamanho das partículas e a compactação da amostra, com a dopagem, com a pressão e a temperatura ambiente, bem como a existência do limiar da densidade de potência da fonte de excitação e o decaimento temporal nãoexponencial da emissão de luz branca. Foi mostrada a razão da emissão de luz branca obtida por conversão ascendente ser tão brilhante e tão intensa, semelhante aos corpos incandescentes. Os resultados obtidos e suas comparações sugerem que o modelo proposto foi validado e descreve quantitativamente todas as características desse processo, podendo ser utilizado no planejamento de novos materiais mais eficientes e o aprimoramento das condições experimentais.


  • Mostrar Abstract
  • Light emissions by upconvertion are processes in which lower energy photons are converted into higher energy photons. For example, excitation in the near infrared (NIR) region causes emissions in the visible region. These processes have several applications ranging from photovoltaics and lighting to nanomedicine, which arise great interest. In the last decade, a bright white light emission with a continuous spectrum was observed when exciting some materials, in particular, metal oxides, with high power density (laser) sources at the NIR region. The origin of this phenomenon is not yet established, which is the motivation for the development and implementation of a quantitative model. This model was based on the power balance equation in which the energy absorbed from the excitation beam is dissipated by heat transfer (thermal conduction), by internal heating (thermal capacity) and by thermal emission of white light (blackbody type). The numerical solution of the differential equation obtained in the model was successfully implemented and provided results without the approximations used in the analytical solutions. Thus, the temporal dependence of temperature and of the continuous broad bright white light emission by energy upconversion in (nano)materials were obtained and compared with experimental observations and data. All the main features of these continuous bright white light emissions were explained and quantified by the analytical and numerical results. In particular, the dependence of the integrated emission intensity on excitation source power, on the particle size and sample porosity and doping, on the ambient pressure and temperature, as well as the existence of a power density threshold of the excitation source and the non-exponential temporal decay of white light emission. It has been shown the reasons for the white light emissions obtained by upconversion are so bright and so intense, similar to incandescent bodies. The results obtained and their comparisons with experimental data suggest that the proposed model has been validated and describes quantitatively all the features of this process, and can be used to design new, more efficient materials and improve experimental conditions.

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  • FRANCISCO DE ASSIS SALES RIBEIRO
  • Fibras eletrofiadas de PLA/GO e PLA/rGO: Propriedades mecânicas e espectroscopia vibracional

  • Orientador : EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • ANA CLAUDIA VAZ DE ARAUJO
  • Data: 04/08/2021

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  • As fibras de ácido polilático (PLA) preparadas por eletrofiação têm chamado a atenção em diversos campos de estudo, devido à sua alta área superficial, biocompatibilidade e biodegradabilidade. No entanto, a baixa resistência mecânica do PLA tem limitado sua aplicação. A inclusão do grafeno em materiais poliméricos é uma estratégia para melhorar seu desempenho mecânico. Neste trabalho, compósitos de PLA e óxido de grafeno (GO) foram obtidos via eletrofiação a partir de soluções de PLA em dimetilformamida e diclorometano, com adições de GO variando entre 1% e 4% por peso. Os compósitos foram também submetidos a condições redutoras para conversão in situ do GO para rGO. Imagens de microscopia eletrônica dos filmes mostraram fibras relativamente homogêneas com diâmetro médio de 0,46 mm. Os ensaios mecânicos mostraram que para o compósito com 1% de GO houve uma melhora no módulo de elasticidade de 122,6%, alongamento na ruptura de 89,0% e tenacidade de 1163%, quando comparado às fibras de PLA puras. Concentrações mais elevadas de GO levaram a uma redução nas propriedades mecânicas, o que pode ser atribuído à aglomeração de GO e interferência nas interações das cadeias poliméricas. De forma geral, o tratamento nas condições redutoras causou uma piora nas propriedades mecânicas, exceto para o PLA puro, que não mostrou alteração. As análises de FTIR mostraram pequenos deslocamentos em alguns sinais, que podem estar relacionados às interações entre o GO e o PLA. No entanto, os deslocamentos desaparecem após o tratamento, sugerindo que pode ser devido a remoção dos grupos funcionais. As análises de Raman mostraram uma diminuição nos valores da razão das intensidades (ID/IG) das bandas D e G do GO quando ocorre o tratamento, reforçando indícios da redução in situ do GO. Esses resultados indicam que é possível melhorar significativamente as propriedades mecânicas das fibras de PLA eletrofiadas com a adição de pequenas quantidades de GO. Tais melhorias são essenciais para diversas aplicações, como tratamento de água e liberação controlada de medicamentos. Os resultados também sugerem que é possível obter uma redução in situ a partir do GO disperso no PLA.


  • Mostrar Abstract
  • As fibras de ácido polilático (PLA) preparadas por eletrofiação têm chamado a atenção em diversos campos de estudo, devido à sua alta área superficial, biocompatibilidade e biodegradabilidade. No entanto, a baixa resistência mecânica do PLA tem limitado sua aplicação. A inclusão do grafeno em materiais poliméricos é uma estratégia para melhorar seu desempenho mecânico. Neste trabalho, compósitos de PLA e óxido de grafeno (GO) foram obtidos via eletrofiação a partir de soluções de PLA em dimetilformamida e diclorometano, com adições de GO variando entre 1% e 4% por peso. Os compósitos foram também submetidos a condições redutoras para conversão in situ do GO para rGO. Imagens de microscopia eletrônica dos filmes mostraram fibras relativamente homogêneas com diâmetro médio de 0,46 mm. Os ensaios mecânicos mostraram que para o compósito com 1% de GO houve uma melhora no módulo de elasticidade de 122,6%, alongamento na ruptura de 89,0% e tenacidade de 1163%, quando comparado às fibras de PLA puras. Concentrações mais elevadas de GO levaram a uma redução nas propriedades mecânicas, o que pode ser atribuído à aglomeração de GO e interferência nas interações das cadeias poliméricas. De forma geral, o tratamento nas condições redutoras causou uma piora nas propriedades mecânicas, exceto para o PLA puro, que não mostrou alteração. As análises de FTIR mostraram pequenos deslocamentos em alguns sinais, que podem estar relacionados às interações entre o GO e o PLA. No entanto, os deslocamentos desaparecem após o tratamento, sugerindo que pode ser devido a remoção dos grupos funcionais. As análises de Raman mostraram uma diminuição nos valores da razão das intensidades (ID/IG) das bandas D e G do GO quando ocorre o tratamento, reforçando indícios da redução in situ do GO. Esses resultados indicam que é possível melhorar significativamente as propriedades mecânicas das fibras de PLA eletrofiadas com a adição de pequenas quantidades de GO. Tais melhorias são essenciais para diversas aplicações, como tratamento de água e liberação controlada de medicamentos. Os resultados também sugerem que é possível obter uma redução in situ a partir do GO disperso no PLA.

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  • PÂMELA BARCELAR FERREIRA GOMES DA SILVA DE LUNA
  • EFEITO DO ÓLEO ESSENCIAL DE TOMILHO NAS PROPRIEDADES DO POLI

    (BUTILENO ADIPATO CO – TEREFTALATO)

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • IVO DIEGO DE LIMA SILVA
  • Data: 16/11/2021

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  • Novos materiais vêm sendo desenvolvidos visando reduzir a utilização de embalagens plásticas
    degradáveis de curto prazo e assim diminuir a contaminação ambiental, como exemplo desses
    materiais tem-se os polímeros biodegradáveis. O polibutileno adipato co-tereftalato-PBAT é um
    polímero biodegradável e pode ser utilizado para fabricação de vários tipos de embalagens, como
    por exemplo, as ativas. Neste tipo de embalagens são incorporados aditivos que proporcionam
    propriedades diferenciadas a esses materiais. Um aditivo promissor para esse tipo de embalagem
    é o óleo essencial de tomilho, que agrega propriedades desejáveis por terem propriedades
    antimicrobianas e elimina o uso de conservantes químicos. Neste trabalho foram produzidos
    filmes de PBAT incorporados com óleo de tomilho em várias composições (1, 2, 5, 10, 15 e 20 %
    m/m) e foi avaliada a influência desse óleo nas propriedades do PBAT. Os filmes foram
    caracterizados através de suas características macroscópicas, propriedades mecânicas e térmicas,
    infravermelho médio e atividade antimicrobiana. Os resultados mostraram que o óleo de tomilho
    apresentou as concentrações de 52,16 % de o-cimeno, 28,21% de timol e 13,26% de carvacrol.
    Os filmes apresentaram bandas características tanto do PBAT quanto do óleo, porém nos filmes
    aditivados foi necessário realizar a PCA dos espectros de FTIR para evidenciar a incorporação do
    óleo na matriz polimérica, a qual resultou em cinco grupamentos distintos. O óleo apresentou
    atividade antimicrobiana frente E. coli e S. aureus. Com relação as propriedades mecânicas, houve
    redução da tensão na maioria das amostras aditivadas com óleo, mais pronunciada nas amostras
    com 15% de óleo. Quanto ao módulo elástico, as amostras com 20% de óleo apresentaram uma
    queda maior da rigidez, sendo assim mais flexível que os demais. Nas propriedades térmicas
    (temperatura, entalpia e grau de cristalização e temperatura de fusão) mantiveram praticamente
    constantes com a adição do óleo bem como a estabilidade e degradação térmica se assemelhou ao
    filme de PBAT puro. Com estes resultados, os filmes de PBAT incorporados com óleo essencial
    de tomilho mostraram-se promissores para o emprego como embalagem de alimento perecível,
    contribuindo também para a redução de plástico convencional.


  • Mostrar Abstract
  • New materials are being developed to replace those that contribute to the accumulation of plastic
    in my environment, such as the use of biodegradable polymers to produce plastic packaging.
    PBAT (polybutylene adipate co-terephthalate) is a biodegradable polymer and can be used for the
    manufacture of active packaging, technology that aims to extend the shelf life of the food,
    ensuring the quality of the same. As a promising additive to this packaging we have the essential
    oil of thyme, which adds desirable properties by having antimicrobial properties and eliminates
    the use of chemical preservatives. Thus, the present work evaluated the effects of the essential oil
    of thyme on the properties of poly (butylene adipate co-terephthalate), analyzing the antimicrobial
    activity, physical, mechanical and thermal properties of PBAT active packages formulated with
    essential oil of thyme, (FTIR), traction test, differential scanning calorimetry (DSC), and
    thermogravimetric (TGA) analysis were performed using diffusion disc, Fourier transform
    infrared spectroscopy (FTIR) techniques. The films were prepared by solvent casting with
    different concentrations of oil (1, 2, 5, 10, 15 and 20%). Thyme oil had the concentrations of
    52.16% o-cymene, 28.21% thymol and 13.26% carvacrol. The films presented bands
    characteristic of both PBAT and oil, but in the films added it was necessary to perform the PCA
    of the FTIR spectra to show the incorporation of the oil in the polymer matrix, which resulted in
    five different groups. The oil presented antimicrobial activity against E. coli and S. aureus.
    Regarding the mechanical properties, there was a reduction of the tension in the majority of the
    samples added with oil, more pronounced in the samples with 15% of oil. As for the elastic
    modulus, the samples with 20% oil showed a greater drop in stiffness, thus being more flexible

    than the others. In the thermal properties (temperature, enthalpy and degree of crystallization and
    melt temperature) they remained practically constant with the addition of the oil as well as the
    stability and thermal degradation resembled the pure PBAT film. With these results, the PBAT
    films incorporated with thyme essential oils showed to be promising for use as perishable food
    packaging, also contributing to the reduction of conventional plastic.

Teses
1
  • EMANOEL LAURERTAN TAVARES FRANÇA
  • INVESTIGAÇÃO DOS EFEITOS DA ADIÇÃO DE Nd, Yb e Fe NAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, ELÉTRICAS E MAGNÉTICAS EM CERÂMICAS DE Na0,5Bi0,5TiO3

  • Orientador : FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • LUZELI MOREIRA DA SILVA
  • ADOLFO FRANCO JUNIOR
  • Data: 26/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho foram produzidas pastilhas cerâmicas de Na0,5Bi0,5-𝑥A𝑥TiO3 Na0,5Bi0,5Ti1-𝑥Fe𝑥O3 (A = Fe, Nd e Yb), 𝑥 = 0, 0,005, 0,01, 0,015 e 0,020, pela técnica de reação do estado sólido. Foi investigado a  Influência da adição de íons magnéticos nas propriedades estruturais, elétricas e magnéticas por meio de difração de raio-X (DRX), espectroscopia Raman, medidas de magnetização (M) e as medidas de permissividade elétrica. A partir do tratamento dos dados de difração de raios-X foi possível obter informações da estrutura cristalina, tendo sido encontrado que ela é do tipo perovskita, trigonal, pertencendo ao grupo espacial R3c. A partir de medidas Raman, observou-se as propriedades estruturais e vibracionais sofrem distorções com a adição dos elementos dopantes. O comportamento magnético foi estudado através de medidas de magnetização ac e dc utilizando um PPMS (Physical Property Measurement System - Quantum Design). As curvas de histerese magnética foram medidas em diferentes temperaturas (5, 150 e 300 K), indicando que o processo de dopagem alterou de forma significante as propriedades magnéticas, indo de um comportamento puramente diamagnético para o composto com x = 0 para um regime paramagnético nos dopados. A susceptibilidade dc foi medida aplicando um campo magnético e variando a temperatura no intervalo 5 – 300 K, permitindo determinar os momentos magnéticos dos íons utilizando a lei de Curie-Weiss, obtendo valores de momento magnético efetivo para os compostos dopados com metais terras-raras em média 4,78 e 3,72 𝜇𝐵 para os íons Nd e Yb respectivamente. A permissividade foi medida utilizando uma técnica de impedância elétrica para valores de frequência variando no intervalo 20 Hz - 2 GHz. Foi verificado que adição de íons dopantes modifica os valores da constante dielétrica com resultados mais maiores que 10amostras dopadas com Yb, atingindo valores muito mais altos do que os obtidos para NBT puro bem como valores muito baixos para as perdas dielétricas.


  • Mostrar Abstract
  • Estruturas Cristalinas: Aplicações de Titanatos

2
  • JOSE ROGERIO DE OLIVEIRA CAMPOS
  • RECUPERAÇÃO DAS INFORMAÇÕES CONTIDAS EM DOCUMENTOS HISTÓRICOS NO FORMATO FISICAMENTE ESPIRALADO,
    ESCRITOS COM TINTA FERROGÁLICA, ATRAVÉS DE MICRO TOMOGRAFIA DE RAIOS X




  • Orientador : RICARDO EMMANUEL DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARMANDO DIAS TAVARES JUNIOR
  • ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • HENRY SOCRATES LAVALLE SULLASI
  • RICARDO EMMANUEL DE SOUZA
  • WALTER MENDES DE AZEVEDO
  • Data: 15/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • O acesso as informações em documentos históricos são de interesse da humanidade nos
    vários ramos das ciências. Muitos desses documentos estão em estágios de degradações muito
    avançados e o seu manuseio coloca em risco a sua integridade física. Assim, o acesso as
    informações neles contidas fica impossibilitado e vastas coleções de documentos aguardam o
    surgimento de uma técnica que permita recuperar essas informações.
    Apenas de no âmbito internacional tentativas para solucionar essa impossibilidade têm
    sido feitas em poucos centros de pesquisa, o nosso trabalho busca contribuir com essa questão
    propondo uma técnica para recuperação das informações contidas em documentos históricos
    que estão na forma física de rolos ou espiralados e que foram escritos com tinta ferrogálica,
    através de uma metodologia inédita e fazendo uso de dados gerados por algoritmos
    desenvolvidos em softwares livre e em associação com o uso de softwares proprietários que
    aplicada no imageamento gerado pelo micro tomógrafo de raios X permitem revelar
    virtualmente a deposição da tinta ferrogálica sobre o suporte.
    Na sequência metodológica demonstramos ser possível associar a quantidade da tinta
    virtualmente revelada pela tomografia e a sua paridade com caracteres tipográficos ou
    pictóricos. Para tanto produzimos a planificação ou desenrolar virtual dos documentos
    possibilitando assim a recuperação das informações desses documentos históricos através da
    leitura das páginas virtualmente produzidas.
    Os resultados obtidos até a presente data são promissores para a recuperação das
    informações em documentos históricos antes inacessíveis.



  • Mostrar Abstract
  • O acesso as informações em documentos históricos são de interesse da humanidade nos
    vários ramos das ciências. Muitos desses documentos estão em estágios de degradações muito
    avançados e o seu manuseio coloca em risco a sua integridade física. Assim, o acesso as
    informações neles contidas fica impossibilitado e vastas coleções de documentos aguardam o
    surgimento de uma técnica que permita recuperar essas informações.
    Apenas de no âmbito internacional tentativas para solucionar essa impossibilidade têm
    sido feitas em poucos centros de pesquisa, o nosso trabalho busca contribuir com essa questão
    propondo uma técnica para recuperação das informações contidas em documentos históricos
    que estão na forma física de rolos ou espiralados e que foram escritos com tinta ferrogálica,
    através de uma metodologia inédita e fazendo uso de dados gerados por algoritmos
    desenvolvidos em softwares livre e em associação com o uso de softwares proprietários que
    aplicada no imageamento gerado pelo micro tomógrafo de raios X permitem revelar
    virtualmente a deposição da tinta ferrogálica sobre o suporte.
    Na sequência metodológica demonstramos ser possível associar a quantidade da tinta
    virtualmente revelada pela tomografia e a sua paridade com caracteres tipográficos ou
    pictóricos. Para tanto produzimos a planificação ou desenrolar virtual dos documentos
    possibilitando assim a recuperação das informações desses documentos históricos através da
    leitura das páginas virtualmente produzidas.
    Os resultados obtidos até a presente data são promissores para a recuperação das
    informações em documentos históricos antes inacessíveis.

3
  • MANOEL LEONARDO DA SILVA NETO
  • AVALIAÇÃO DE NÃO-LINEARIDADES ÓPTICAS E APLICAÇÕES DE NANOMATERIAIS FOTÔNICOS

  • Orientador : CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ISABEL CRISTINA DOS SANTOS CARVALHO
  • LINO MISOGUTI
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • Data: 19/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento de novos materiais é crucial para aplicações em diversas áreas. Neste sentido, nanomateriais nos seus mais diversos tipos, formas e tamanhos têm sido sintetizados. A miniaturização de materiais onde ao menos uma dimensão está abaixo dos 100 nm, faz surgir interessantes propriedades que elevam significativamente a sua aplicabilidade. Neste trabalho foram investigadas as propriedades ópticas não lineares de quatro tipos de materiais: Dicalcogenetos de Metais de Transição (DMT’s), nanoclusters de ouro, pontos quânticos de grafeno e nanocristais de NaNbO3, utilizando as técnicas de Varredura Z (Z-Scan), Espalhamento Hiper-Rayleigh (HRS) e uma aplicação em Laser Aleatório. Interessantes propriedades foram encontradas em DMT’s. Um elevado valor para a primeira hiperpolarizabilidade de monocamadas de ZrTe2 suspensas em acetonitrila (ACN) foi medido usando a técnica de HRS, e um comportamento dipolar para a polarização não linear foi demonstrado. Foi caracterizado pela primeira vez o índice de refração não linear de monocamadas de ZrTe2 também suspensas em ACN e como aplicação este material foi usado como espalhador para Laser Aleatório. Em monocamadas de NbS2 suspensas em ACN, foi mostrado uma mudança no sinal do índice de refração não linear de negativo para positivo, e a transição de absorção de dois fótons para o regime saturado com aumento da intensidade. Em monocamadas de MoS2, o índice de refração não linear de quinta ordem foi demonstrado pela primeira vez. Em clusters de ouro metálicos com 6 átomos [Au6(GSH)2(MPA)2] suspensos em água, a primeira hiperpolarizabilidade foi caracterizada usando a técnica de HRS. O aumento da hiperpolarizabilidade com a diminuição do número de átomos, que já tinha sido demonstrada na literatura, foi corroborada neste trabalho. Para dois diferentes pontos quânticos de grafeno, foi determinada a primeira hiperpolarizabilidade utilizando a técnica de HRS; um comportamento quadrupolar foi demonstrado através das medidas de polarização. Também para pontos quânticos de grafeno foi caracterizada a seção de choque de absorção de dois fótons pela técnica de luminescência induzida pela absorção de dois fótons. Por último, nanocristais de NaNbO3 com diferentes temperaturas de síntese foram caracterizados usando a técnica de HRS. Um aumento no valor da primeira hiperpolarizabilidade com a temperatura de síntese foi observado.


  • Mostrar Abstract
  • The development of new materials is crucial for applications in the most diverse areas. In this sense, nanomaterials in their diverse types, shapes and sizes, have been synthesized. The miniaturization of materials with at least one dimension smaller than 100 nm, gives rise to interesting properties that significantly increase their applicability. In this work, the nonlinear optical properties of four types of materials were investigated: Transition Metal Dichalcogenides (TMD’s), gold nanoclusters, graphene quantum dots and NaNbO3 nanocrystals, using the Z-Scan technique and Hyper-Rayleigh Scattering (HRS) Interesting properties were found in TMD’s. A high value for the first hyperpolarizability of ZrTe2 monolayers suspended in acetonitrile (ACN) was measured using the HRS technique, and a dipolar behavior for nonlinear polarization was demonstrated. The nonlinear refractive index of ZrTe2 monolayers also suspended in ACN was characterized for the first time. Also, as an application, ZrTe2 monolayers were used as scatterers for Random Laser operation. For NbS2 monolayers suspended in ACN, it was observed a change in the sign of the nonlinear refractive index from negative to positive, and the transition from two-photon absorption (TPA) to a saturation regime with increasing intensity. In MoS2 monolayers, the fifth-order nonlinear refractive index was determined for the first time. In metallic gold clusters with 6 atoms [Au6(GSH)2(MPA)2] suspended in water, the first hyperpolarizability was characterized using the HRS technique. The increase of the hyperpolarizability with decrease of the number of atoms, which had already been reported in the literature, was corroborated in this work. For two different graphene quantum dots, the first hyperpolarizability was determined using the HRS technique; a quadrupolar behavior was demonstrated through polarization measurements. Also for graphene quantum dots, the TPA cross section was characterized by the twophoton absorption-induced luminescence technique. Finally, NaNbO3 nanocrystals with different temperatures of synthesis (ToS) were characterized using the HRS technique. An increase in the first hyperpolarizability with the growth of ToS was observed.

4
  • HÉRICA DIAS DA ROCHA
  • Membranas poliméricas para remediação ambiental: Ação bactericida e remoção de corantes orgânicos e metais pesados

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO RIUL JUNIOR
  • ALICIA ELIZABETH CHÁVEZ GUAJARDO
  • CELSO PINTO DE MELO
  • LUCIANO COSTA ALMEIDA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 22/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente, existe uma demanda significativa por novos materiais capazes de remover contaminantes, como compostos orgânicos e íons de metais pesados, de meios aquosos, de modo a permitir o descarte adequado de águas residuais sem ocasionar danos à saúde pública e ao meio ambiente. Ao mesmo tempo, o aparecimento de variedades de agentes patogênicos resistentes a antibióticos é um problema emergente. Cepas multirresistentes de Escherichia coli merecem atenção especial na medicina humana e veterinária em todo o mundo, pela possibilidade de que a ingestão de água e alimentos contaminados por algumas delas causarem danos graves, diante da possibilidade que venham a acumular genes de resistência para sobrevivência extra intestinal. Nesta tese descrevemos a preparação de membranas compósitas de polimetilmetacrilato/(cinza de casca de arroz)/polipirrol (PMMA/CCA/PPi) e seu uso como agente ativo para a remoção de cromo hexavalente (Cr(VI)) e dos corantes orgânicos tartrazina (E102) e índigo carmim (IC) dissolvidos em soluções aquosas. Em pH 2, as membranas PMMA/CCA/PPi exibiram boa capacidade de remoção para todos os três contaminantes analisados, com valores (qe; t) iguais a (360,5 mg/g; 150 min), (165,7 mg/g; 60 min) e (142,9 mg/g; 70 min) para Cr(VI), E102 e IC, respectivamente, onde qe é a capacidade de adsorção e t o tempo de saturação. Investigamos ainda a atividade antimicrobiana de membranas de polimetilmetacrilato/quitosana/(nanopartículas de prata) (PMMA/Qui/NPAg) frente à cepa de E. coli DH5-α patogênica, quando ficou demonstrado seu alto desempenho bactericida. Dessa forma, sugerimos que essas membranas se apresentam como materiais promissores para aplicação em protocolos eficientes de remediação de água, ao combinarem uma metodologia de preparação relativamente simples e, respectivamente, uma alta capacidade de adsorção para diferentes tipos de contaminantes e capacidade bactericida para uso como agente ativo em sistemas de filtração microbiológica.


  • Mostrar Abstract
  • Currently, there is a significant demand for new materials capable of removing contaminants, such as organic compounds and heavy metal ions, from aqueous media, to allow the proper disposal of wastewater without causing damage to public health and the environment. At the same time, the appearance of varieties of antibiotic resistant pathogens is an emerging problem. Multidrug-resistant strains of Escherichia coli deserve special attention in human and veterinary medicine worldwide, due to the possibility that the ingestion of water and food contaminated by some of them will cause serious damage, given the possibility that they will accumulate resistance genes for extra-intestinal survival. In this thesis, we describe the preparation of polymethylmethacrylate/(rice husk ash)/polypyrrole (PMMA/CCA/ PPi) composite membranes and they are used as an active agent for the removal of hexavalent chromium (Cr (VI)) and the dyes tartrazine organic (E102) and indigo carmine (IC) dissolved in aqueous solutions. At pH 2, the PMMA/CCA/PPi membranes showed good removal capacity for all three contaminants analyzed, with values (qe; t) equal to (360.5 mg/g; 150 min), (165.7 mg/g; 60 min), and (142.9 mg/ g; 70 min) for Cr (VI), E102 and IC, respectively, where qe is the adsorption capacity and t the saturation time. We also investigated the antimicrobial activity of polymethylmethacrylate/chitosan/(silver nanoparticles) (PMMA/Qui/NPAg) membranes against the pathogenic E. coli DH5-α strain, when their high bactericidal performance was demonstrated. Thus, we suggest that these membranes present themselves as promising materials for application in efficient water remediation protocols, by combining a relatively simple preparation methodology and, respectively, a high adsorption capacity for different types of contaminants and bactericidal capacity for use as an active agent in microbiological filtration systems.  

5
  • OHANNA MARIA MENEZES MADEIRO DA COSTA
  • Produção de Nanolipossomas com Alto Potencial Para Nanomedicina por Dispositivo Microfluídico de
    Focalização Hidrodinâmica

  • Orientador : OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • SAYONARA ANDRADE ELIZIÁRIO
  • LUIZ GONZAGA DE FRANCA LOPES
  • Data: 13/08/2021

  • Mostrar Resumo
  • Sistemas de entrega de fármacos (DDS) é uma área promissora da nanomedicina que tem sido ativamente
    desenvolvida, tendo por objetivo maximizar os efeitos terapêuticos dos fármacos. A eficiência na atuação
    dos DDS depende do sistema utilizado e de suas características. Nesse sentido, lipossomas são sistemas
    bastante atraentes, pois naturalmente apresentam diversas características almejáveis, como
    biocompatibilidade, biodegradabilidade, estabilidade em fluidos biológicos, possuem diferentes ambientes
    químicos em sua estrutura e não são imunogênicos. Dentre os tipos de lipossomas, os lipossomas aniônicos
    (AL) têm recebido grande atenção nos últimos anos devido ao potencial para nanomedicina e por ter
    algumas formulações já lançadas para desenvolvimento clínico. No entanto, sua aplicação apresenta dois
    grandes desafios: métodos laboriosos de produção e rápida degradação e eliminação do sangue pelo sistema
    imunológico. Então, este trabalho teve como objetivo superar esses desafios através da microfluídica, que
    é engenharia de fluidos em microescala e do desenvolvimento de lipossomas furtivos ao sistema
    imunológico. Usamos um processo microfluídico de focalização hidrodinâmica (MHF) de única etapa e
    estudamos a variação de alguns parâmetros – e. g., a razão da taxa de fluxo (FRR) – para otimizar a
    produção de nanolipossomas com formulação comercial. Otimizamos o processo de produção de AL
    composto pela formulação comercial DMPC (1,2-dimiristoil-sn-glicero-3-fosfocolina) e DMPG (1,2-
    dimiristoil-sn-glicero-3-fosfo-(1’rac-glicerol) (sal de sódio)) e suas propriedades físico-químicas e
    morfológicas, obtendo AL unilamelar, pequeno (53,7 ± 1,4 nm) e quase monodisperso (0,080 ± 0,009) em
    relação às formulações comerciais lançadas para desenvolvimento clínico. Além disso, quando comparado
    com os métodos convencionais, nenhuma etapa de pós-processamento foi necessária para obter AL com as
    características desejáveis. Nosso trabalho também demonstrou que usando esta técnica, é possível atualizar
    a formulação AL para sua forma stealth (SAL) em uma única etapa, obtendo um sistema unilamelar e
    monodisperso (0,060 ± 0,004), enquanto por métodos convencionais os SAL apresentam alta
    polidispersidade (e.g., 0,309). Assim, nosso estudo demonstrou que a técnica microfluídica tem grande
    potencial para a produção de AL e SAL com tamanhos controlados e características reproduzíveis em uma
    única etapa, revelando implicações importantes para a potencial utilidade dessa tecnologia na indústria
    química, farmacêutica e nas características dos nanomateriais aplicados na nanomedicina.


  • Mostrar Abstract
  • Drug Delivery Systems (DDS) is a promising area of nanomedicine that has been actively developed,
    aiming to maximize the therapeutic effects of drugs. The efficiency in the DDS performance depends on
    the system used and its characteristics. In this sense, liposomes are very attractive systems, as they present
    naturally several desirable characteristics, such as biocompatibility, biodegradability, stability in biological
    fluids, different chemical environments in their structure and they are not immunogenic. Among the types
    of liposomes, anionic liposomes (AL) have received significant attention in recent years due to the potential
    for nanomedicine and for having some formulations already launched for clinical development. However,
    their application present two major challenges: laborious methods of production and rapid degradation and
    elimination from blood by the immune system. This work aimed to overcome these challenges through
    microfluidics – which is fluid engineering on a microscale – and the development of stealth liposomes to
    the immune system. We used a single-stage microfluidic hydrodynamic focusing (MHF) process and
    studied the variation of some parameters, including the flow rate ratio (FRR), to optimize the production of
    nanoliposomes with commercial formulation. We optimized the AL production process composed by the
    commercial formulation DMPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) and DMPG (1,2
    dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'rac-glycerol) (sodium salt)) and its physicochemical and
    morphological properties, obtaining unilamellar, small (53.7 ± 1.4 nm) and near-monodispersed (0.080 ±
    0.009) AL relative to commercial formulations launched for clinical development. Also, when compared
    with conventional methods of production, no post-processing step was necessary to obtain AL with the
    desired characteristics. Our work also demonstrated that using this technique, it is possible to upgrade the
    AL formulation to its stealth form (SAL), again using a single step process, obtaining a unilamellar and
    monodispersed system (0.060 ± 0.004), whereas, by conventional methods, SALs have high polydispersity
    (e. g. 0.309). Thus, our study demonstrated that the microfluidic technique has great potential for producing
    of AL and SAL with controlled sizes and reproducible characteristics in a single step, revealing essential
    implications for this technology's potential usefulness in the chemical and pharmaceutical industry, and the
    features of the nanomaterials applied in nanomedicine.

6
  • ROMILDO ALVES BERENGUER
  • QUÍMICA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: NOVAS PERSPECTIVAS DE
    PROPRIEDADES MICRO E MACROSCÓPICAS DE CONCRETOS,

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • FUAD CARLOS ZARZAR JUNIOR
  • MARTA LÚCIA ROLIM DE ALMENDRA FREITAS
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • Data: 13/08/2021

  • Mostrar Resumo
  • Esta pesquisa, foi dividida em duas partes: (i) uma interpretação Química das
    atividades pozolânicas de adições minerais em concretos; (ii) uma perspectiva Química e dos riscos à
    saúde da utilização de resíduos agroindustriais nas propriedades micro e macroscópicas de concretos. Na
    primeira parte deste trabalho, a espectroscopia de fluorescência de raios-X (FRX), mostrou que o forte
    índice das atividades pozolânicas da sílica ativa, medido pelo método de Chapelle modificado, estão
    relacionadas à sua eficiência em formar sistemas CSH, quando comparado com as adições de metacaulim
    e cinzas volantes. Além disso, os valores das propriedades termodinâmicas das reações de hidratação dos
    concretos, preparados com estas adições minerais, revelaram que as hidratações do cimento Portland
    foram similares. Em seguida, os resultados de MEV/EDS mostraram que na superfície dos concretos com
    adições minerais, apresentaram semelhanças entre si, os quais, apresentam proporções maiores de SiO2
    quando comparados com as amostras de referência. Adicionalmente, a difração de raios-X, mostrou que a
    presença dos sistemas minerais aumenta a formação da fase amorfa CSH. Pela perspectiva macroscópica,
    as análises quimiométricas das propriedades mecânicas dos concretos, mostraram que ao comparar todos
    os concretos, os materiais preparados com sílica ativa exibiram as melhores propriedades mecânicas e as
    amostras de referência, apresentaram as mais baixas. Enquanto os materiais preparados com metacaulim e
    cinzas volantes, suas resistências foram intermediárias, e seus comportamentos mecânicos foram
    semelhantes dentro do tempo de cura estabelecido, os quais foram estatisticamente comprovados pelo
    intervalo de confiança com uma significância de 0,05.
    Em relação à segunda parte da pesquisa, os experimentos de FRX, mostraram que as adições de
    cinza de bagaço de cana-de-açúcar, como materiais suplementares, aumentaram a presença de compostos
    inorgânicos reativos em concretos. Neste estudo foram estudadas duas cinzas, as quais, foram chamadas
    de SBA I e de SBA II. Propriedades termodinâmicas das reações de hidratação do cimento nos concretos
    preparados com estas cinzas, indicaram que estas reações químicas são espontâneas. Adicionalmente,
    análises térmicas via TGA mostraram diferenças significativas de perda de massa entre as cinzas de
    bagaço-da-cana de açúcar investigadas. Do ponto de vista estrutural e microestrutural, experimentos de
    difração de raios-X (DRX), mostraram que para as cinzas do bagaço de cana-de-açúcar hidratadas, havia
    quantidades significativas de fases amorfas. Os resultados de DRX revelaram que os concretos
    preparados com cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, precisaram de um tempo de cura superior aos 28
    dias para a formação de fases importantes no material, tal como a fase CSH. Dados de MEV/EDS
    revelaram que os concretos de referência e o CSBA II apresentaram uma quantidade significativa da fase
    CSH, quando comparado ao concreto CSBA I. Pela perspectiva macroscópica, na segunda etapa da
    pesquisa, as adições dos sistemas SBA I e SBA II em concretos, intensificaram as resistências à
    compressão axial (média de 50 MPa) quando comparada às amostras de referência (45 MPa). A partir
    destes resultados, as análises quimiométricas revelaram que após 365 dias tanto o CSBA I quanto as
    amostras de referência apresentam, estatisticamente, os mesmos resultados, enquanto o CSBA II
    apresentou maiores propriedades mecânicas quando comparado ao CSBA I e as de referência. É possível
    concluir que as cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, podem ser utilizadas como substitutos parciais do
    cimento, que normalmente emite CO2 em sua fabricação (cimento Portland).


  • Mostrar Abstract
  • Desde a antiguidade o ser humano realiza medições e com a evolução da tecnologia e da Ciência, as medições se tornaram ainda mais evidentes e relevantes. Sendo assim, a discussão sobre as medidas e os resultados apresentados sempre foram alvos de incertezas, uma vez que associados aos resultados, as incertezas também estão presentes. Nesse seminário, iremos discutir os principais conceitos sobre as incertezas de medição, e também iremos esclarecer as principais diferenças entre os erros e as incertezas. Além disso, apresentaremos as principais fontes de incertezas, os princípios das incertezas e as principais etapas para a determinação das incertezas. Será apresentado um exemplo prático de como determinar e expressar essas incertezas nos resultados experimentais. Finalmente, será apresentada uma reflexão, sobre a importância de determinar essas as incertezas nas tomadas de decisões e aceitação das grandezas apresentadas.

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