Abstract: Neste trabalho foram preparados híbridos PtRu/Carbono e Ni/Carbono pelo método da carbonização hidrotérmica para aplicação na oxidação eletroquímica do metanol. Nesse processo, uma fonte de carbono e os sais metálicos, em meio aquoso, foram submetidos ao tratamento hidrotérmico a 200 ºC em uma autoclave. Na preparação dos híbridos PtRu/Carbono foram estudados o uso de diferentes agentes para ajuste do pH do meio reacional, a influência da adição de surfactante, a razão atômica Pt:Ru, a fonte de carbono, a carga metálica e o tempo de síntese. Para os híbridos Ni/Carbono estudaram-se parâmetros como a fonte de carbono e a adição de brometo de cetiltrimetilamônio. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão, análise termogravimétrica, isotermas de B.E.T, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e voltametria cíclica. Os materiais foram testados para a oxidação eletroquímica do metanol voltametria cíclica, cronoamperometria e em células unitárias operando diretamente com metanol. Os híbridos PtRu/Carbono como-sintetisados não apresentaram atividade na oxidação do metanol. Após tratamento térmico a 900 oC, os materiais tornaram-se ativos e o melhor desempenho foi obtido para o material preparado utilizando celulose, hidróxido de tetrapropilamônio para ajuste do pH do meio reacional e carga metálica nominal de 5% em massa. Os resultados indicam que a atividade dos híbridos PtRu/Carbono, provavelmente, está relacionada à estrutura de poros, tamanho de partícula e presença de rutênio segregado. Os híbridos PtRu/Carbono foram tratados termicamente resultando em um material contendo carbono amorfo e grafítico. Os eletrocatalisadores PtRu/C preparados utilizando os híbridos Ni/Carbono como suporte mostraram-se mais ativos que os preparados utilizando o carbono comercial Vulcan XC72, considerado referência na área.

Palavras-Chave: hybridization; platinum; ruthenium; nickel; electrocatalysts; carbon; carbonization; methanol; oxidation; fuel cells

TUSI, MARCELO M. Preparacao de hibridos metal/carbono por carbonizacao hidrotermica para aplicacao na oxidacao eletroquimica de metanol. Orientador: Estevam Vitorio Spinace. 2010. 132 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2010.tde-20062011-152743. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9576. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os eletrocatalisadores PtSn / C-ATO com Pt e Sn com diferentes relações atômicas (90:10, 70:30 e 50:50) foram preparados em uma única etapa pelo processo de redução por álcool usando H2PtCl6.6H2O e SnCl2.2H2O como fontes de metais e etileno glicol como solvente e agente redutor e de uma mistura física de carbono Vulcan XC72 (85% em peso) e ATO(Sb2O5.SnO2) (15% em peso) como o suporte (C-ATO). Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A atividade catalítica para oxidação eletroquímica do etanol em meio ácido foi investigada por voltametria cíclica e cronoamperometria em células unitárias de combustível de etanol direto (DEFC). As análises de DRX revelou que Pt (FCC), SnO2, carbono e fases ATO coexistem nos materiais obtidos. Os estudos eletroquímicos mostraram que os eletrocatalisadores PtSn / C-ATO são mais ativos para oxidação eletroquímica do etanol em comparação ao eletrocatalisador de PtSn / C . As experiências a 100 ° C em células a combustível unitárias (DEFC) mostrou que a densidade de potencia da célula usando PtSn / C-ATO (90:10) foi de aproximadamente 100% mais elevado do que o obtido utilizando PtSn / C (50:50). Os experimentos de infra vermelho FTIR in-situ indicaram que a adição de ATO no suporte para eletrocatalisadores PtSn / C favorece a formação do ácido acético como produto, enquanto para PtSn / C o acetaldeído foi o principal produto formado.

Palavras-Chave: electrocatalysts; platinum oxides; tin oxides; carbon; alcohols; reduction; electrochemistry; oxidation; ethanol; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; direct ethanol fuel cells

AYOUB, JAMIL M.S. Preparação de eletrocatalisadores PtSbsub(2)Osub(5).SnOsub(2) suportados em carbono e ATO pelo método da redução por álcool para oxidação eletroquímica do etanol. Orientador: Almir Oliveira Neto. 2013. 119 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2013.tde-15042013-092732. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10179. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Neste trabalho o carbono comercial Vulcan XC72 foi modificado com heteroátomos de N, S e P por meio do tratamento térmico a 800 °C com ureia, ácido sulfúrico e ácido fosfórico, respectivamente. Os carbonos modificados foram utilizados na preparação de eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C e aplicados na oxidação eletroquímica do metanol. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia dispersiva de raios X, difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão e voltametria cíclica. A oxidação eletroquímica do metanol foi estudada por voltametria cíclica e cronoamperometria. Os espectros Raman mostraram que as razões de intensidades das bandas D e G dos suportes de carbono modificados com heteroátomos foram maiores que a observada para o carbono Vulcan XC72 sugerindo a incorporação na estrutura do carbono. As análises por difração de raios X mostraram para todos os eletrocatalisadores Pt/C a estrutura cúbica de face centrada (cfc) e as micrografias eletrônicas de transmissão que todos materiais apresentaram tamanhos de partícula na faixa 4-5 nm. Para os eletrocatalisadores PtRu/C preparados com os suportes de carbono modificados com N e S, os difratogramas de raios-X apresentaram apenas a fase Pt (cfc) não havendo deslocamento dos picos desta fase. Nestes materiais os picos referentes a fases de Ru não foram identificados sugerindo que o Ru apresenta-se como uma fase amorfa. Por outro lado, para o material modificado com P, observou-se um deslocamento dos picos da fase Pt(cfc) para ângulos maiores, sugerindo a formação de liga Pt-Ru e também foi observado a presença da fase Ru hexagonal compacta. Os eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C preparados com os suportes contendo heteroátomos apresentaram uma melhora significativa na atividade eletrocatalítica quando comparados aos materiais preparados com o suporte não modificado. A melhora na atividade pode estar relacionada a modificações na interação metal-suporte, bem como, as diferentes espécies Pt e Ru presentes no caso do eletrocatalisador PtRu/C preparado utilizando o suporte modificado com P.

Palavras-Chave: electrocatalysts; fuel cells; methanol fuels; oxidation; nitrogen; sulfur; phosphors; carbon; supports; modified in-situ processes; interactions; ruthenium; platinum; x-ray diffraction; x-ray spectrometers; raman spectroscopy; voltametry; resource development

PEREIRA, VIVIANE S. Preparação de suportes de carbono dopados com Nitrogênio (N), Enxofre (S) e Fósforo (P) para aplicação na oxidação eletroquímica do metanol. Orientador: Estevam Vitorio Spinacé. 2016. 72 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-23092016-101551. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26828. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O poli(etileno-co-álcool vinílico) (EVOH) pertence à família de materiais poliméricos semicristalinos; é dotado de excelentes propriedades de barreira a gases e muito utilizado na fabricação de embalagens para alimentos e outros produtos sensíveis a certos níveis de oxigênio ou dióxido de carbono. Entretanto, o EVOH é muito higroscópico e em condições de alta umidade relativa perde a propriedade de altíssima barreira a oxigênio bem como as propriedades mecânicas. De acordo com literatura, a inclusão de cargas lamelares, como argila e óxido de grafeno, contribui para a melhora significativa das propriedades de barreira a gás e mecânicas do EVOH. Este trabalho estudou os efeitos da incorporação de nanofolhas de óxido de grafeno (GO) nas propriedades dos filmes de EVOH. O GO foi obtido pelo método de Hummer's modificado e posteriormente submetido à redução induzida por radiação ionizante. Foram incorporados 0,1- 0,3 % em peso de GO e GO reduzido (RGO) na matriz de EVOH via processo de extrusão, utilizando primeiramente uma extrusora dupla-rosca e após, uma mini extrusora balão de laboratório para a obtenção de filmes flexíveis de EVOH/GO e EVOH/RGO. Os filmes obtidos foram submetidos à radiação ionizante, em acelerador de elétrons de 1,5 MeV, com o objetivo de estudar a contribuição do tratamento por radiação ionizante, nas propriedades finais. As irradiações foram realizadas à temperatura ambiente, em ar, e faixa de dose de radiação 100-250 kGy. As amostras de GO e RGO foram caracterizadas por meio dos ensaios de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (MEV-FEG), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectrometria Raman e termogravimetria (TG). As amostras dos filmes irradiadas e não irradiadas foram caracterizadas por meio de ensaios mecânicos de tração, DRX, MEV-FEG, FTIR, TG, calorimetria exploratória diferencial (DSC), taxa de permeabilidade ao oxigênio (TPO2) e espectroscopia de aniquilação de pósitrons (PALS). Os resultados dos ensaios das amostras de GO e RGO indicaram que o GO obtido pelo método de Hummer's modificado foi reduzido por irradiação de raios gama, como a redução dos grupos funcionais contendo oxigênio, grupos epóxi e carboxílicos. As imagens de MEV-FEG das amostras de RGO mostraram folhas separadas sem regiões dobradas e domínios agregados, já o GO apresentou uma superfície com rugosidade e empilhamento de folhas. Os filmes flexíveis de EVOH contendo GO (EVOH/GO) e RGO (EVOH/RGO) apresentaram boa dispersão do GO na matriz de EVOH. Os filmes preparados com RGO (EVOH/RGO) e submetidos à radiação ionizante apresentaram uma dispersão mais homogênea do RGO na matriz e maior adesão interfacial matriz/RGO, e, consequentemente, propriedades mecânicas superiores àquelas obtidas para os filmes de EVOH puro ou de EVOH/GO.

Palavras-Chave: films; ethylene; vinyl acetate; alcohols; polymerization; copolymers; organic polymers; plastics; graphene; carbon; oxygen compounds; nanocomposites; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; fourier transform spectrometers; ionizing radiations; processing; site characterization

SANTANA, JULYANA G. Processamento e caracterização de filmes flexíveis de nanocompósitos de EVOH/GO tratados por radiação ionizante. Orientador: Esperidiana Augusta Barretos de Moura. 2019. 131 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-29032019-145257. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29882. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A melatonina é um neurohormônio presente em vários processos biológicos no organismo, apresentando receptores MT1 e / ou MT2, mesmo em células cancerígenas. A melatonina começou a ser receitada a pacientes com câncer desde o final do século XIX na forma de estrato de pineal, porém somente no final do século XX começou a se entender que a melatonina apresenta um efeito de restrição no crescimento descontrolado de alguns tipos de células cancerígenas, sendo que sua ausência completa no organismo está ligado ao crescimento de tumores e tendências de metastização. Essa molécula também interage com medicamentos utilizados na terapia oncológica, apresentando bons resultados e reforçando a terapia empregada. A expressão dos receptores MT1 em células de câncer de mama (ER+) é um fator de prognóstico independente, o que indica um potencial para diagnósticos e tratamento de tumores de mama. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma molécula análoga da melatonina marcada com flúor com o intuito de criar uma nova ferramenta para o diagnóstico de tumores que expressam os receptores MT1/MT2, utilizando a técnica de tomografia por emissão de pósitrons (PET). Para gerar a molécula da fluoroetil melatonina foi empregado uma fluoração indireta, utilizando o grupo prostético fluoroetil, proveniente da molécula fluoroetil tosilato preparada para posterior síntese com a melatonina. A reação utilizou hidreto de sódio como base forte, dimetilformamida (DMF) como solvente, melatonina e o fluoroetil tosilato, sendo o tosilato um bom grupo abandonador. Esta reação de substituição nucleofílica bimolecular (SN2), foi feita em temperatura ambiente com duração de 20 horas. O produto obtido foi purificado e caracterizado usando técnicas de espectrometria de massas e espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN) de hidrogênio, carbono e flúor confirmando a formação da molécula da fluoroetil melatonina, com um rendimento de 35%. Com a fluoroetil melatonina caracterizada, ela servirá de padrão e ponto partida para síntese da melatonina com flúor -18, o que permitirá que a molécula seja avaliada como um potencial novo traçador de tumores que expressam os receptores MT1/MT2 da melatonina.

Palavras-Chave: biochemistry; fluorination; melatonina; fluorine 18; dimethylformamide; sodium hydrides; hydrogen; carbon; biosynthesis; biological markers; tumor cells; positron computed tomography; emission computed tomography; mass spectroscopy; nuclear magnetic resonance; neoplasms; nuclear medicine

SOARES, MARCELO T.F. Síntese e caracterização da fluoroetil melatonina. Orientador: Emerson Soares Bernardes. 2019. 125 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-18102019-154250. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30316. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Eletrodos à base de carbono, como os eletrodos de troca iônica, entre outros, têm aplicação principalmente no tratamento de efluentes industriais e rejeitos radioativos. Carbono é também amplamente utilizado em células a combustível como substrato para os eletrocatalisadores, por possuir elevada área superficial, que supera a sua área geométrica. O conhecimento desta superfície ativa total é importante na determinação das condições de operação de uma célula eletroquímica no que diz respeito às correntes a serem aplicadas (densidade de corrente). No presente estudo foram utilizadas duas técnicas eletroquímicas na determinação da área superficial ativa de eletrodos de carbono vítreo e poroso e eletrodos de troca iônica: espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e voltametria cíclica (VC). Os experimentos foram realizados com soluções de KNO3 0,1 mol.L-1 em célula eletroquímica de três eletrodos: eletrodo de trabalho à base de carbono, eletrodo auxiliar de platina e eletrodo de referência de Ag/AgCl. Os eletrodos de carbono vítreo e de carbono poroso utilizado possuíam uma área geométrica de 3,14 x 10-2 cm2 e 2,83 10-1 cm2, respectivamente. O eletrodo de troca iônica foi preparado misturando-se grafite, carbono, resina de troca iônica e um aglutinante, sendo esta mistura aplicada em três camadas sobre feltro de carbono, utilizando-se nos experimentos uma área geométrica de 1,0 cm2. Por EIE determinou-se diretamente a capacitância dos materiais dos eletrodos (Cd) utilizando-se os diagramas de Bode. O valor de 172 μF.cm-2 encontrado para o carbono vítreo está de acordo com a literatura (~200 μF.cm-2). Por VC, variando a velocidade de varredura de 0,2 a 2,0 mV.s-1, determinou-se a capacitância CdS (S=área superficial ativa) na região da dupla camada elétrica (DCE) para cada um dos materiais, Por EIE, foram determinados os valores de Cd de 3,0 x 10-5 μF.cm-2 e de 11,0 x 103 μF.cm-2 para os eletrodos de carbono poroso e de troca iônica, respectivamente, o que possibilitou a determinação das áreas superficiais ativas de 3,73 x 106 cm2 e 4,72 cm2. Portanto, o uso combinado das técnicas de EIE e VC mostra-se promissor para o cálculo das áreas superficiais ativas de eletrodos à base de carbono.

Palavras-Chave: electrodes; ion exchange; carbon; voltametry; electrochemical cells; impedance; spectroscopy

SOUZA, LETICIA L. de. Uso da voltametria cíclica e da espectroscopia de impedância eletroquímica na determinação da área superficial ativa de eletrodos modificados à base de carbono. Orientador: Christina Aparecida Leão Guedes de Oliveira Forbicini. 2011. 78 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2011.tde-21112011-095420. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10040. Acesso em: $DATA.

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