Nanocomposities of polimer blend and transition metal oxide

No presente trabalho, é apresentado o desenvolvimento de novos nanocompósito híbridos orgânico-inorgânico, especificamente MnO2/Blendas poliméricas condutoras (BPC) e nanofibras de V2O5 e V2O5/Pani, com propriedades diferenciadas. Estes óxidos nanoestruturados com morfologia definida, bem como a sua combinação com matrizes de polímeros condutores, apresentaram as características necessárias para um bom desempenho como material para catodos de baterias secundárias de lítio e/ou supercapacitores. Através dos resultados obtidos, foi possível demonstrar, de maneira inequívoca, que é possível alcançar um nanocompósito de óxido de metal de transição/polímero condutor, eletroativo e com morfologia definida mediante a síntese por micela reversa. A caracterização das BPC (Pani/PMMA e Ppy/PMMA) mostrou suas vantagens como matrizes para suportar e dispersar nanopartículas de MnO2, evitando o uso de carbono para aumentar a condutividade eletrônica do óxido. Particularmente, a utilização de nanocompósitos MnO2/(Ppy/PMMA), como material para supercapacitores, demonstrou que a distribuição homogênea das nanopartículas de MnO2 na BPC favorece a rápida difusão dos íons, o que indica que as nanopartículas, imobilizadas numa matriz polimérica condutora, tornam o material mais acessível à inserção de ambas as espécies (íons e elétrons). Comprovou-se a diferença de estabilidade mecânica entre as nanofibras de V2O5 e V2O5/Pani, revelando que a presença do polímero minimiza as variações, nas propriedades mecânicas da matriz inorgânica, durante o processo de intercalação de Li+. As nanofibras de V2O5/Pani revelaram uma maior capacidade especifica e uma cinética de intercalação mais rápida (devido ao caminho difusional mais curto no sólido nanoestruturado), que as nanofibras de V2O5. A presença de Pani, nas nanofibras, diminui a queda ôhmica e fornece um caminho condutor alternativo para unir as partículas isoladas do óxido, tornando-as eletroquimicamente ativas. De uma maneira geral, observou-se um sinergismo entre os materiais, isto é, a combinação de características positivas dos polímeros condutores eletrônicos junto às dos óxidos geraram um novo material com propriedades melhoradas, quando comparados aos componentes originais.In this work, new nanostructures formed from a mixture of MnO2 and conducting polymer blends (CPB), and new materials with specific morphology (nanofibers), constituted of V2O5 and V2O5/Pani have been investigated for application in energy storage devices, specifically, as cathode material for secondary lithium batteries and supercapacitors. Different nanostructures were prepared by reverse micelle method. Colloidal assemblies are used to control the size and the shape of the particles. The growth of the obtained particles was controlled by two condition: (i) time of the synthesis and (ii) size of the polar core. The characterization of CPB (Pani/PMMA and Ppy/PMMA) shown that this blends give an opportunity for the design of materials with improved properties, (stability, charge propagation dynamics) affording an ultimate degree of dispersion for the nanoparticles (MnO2). We also describe the preparation of electrodes with hybrid films formed by MnO2 dispersed into CPB. The resulting modified electrodes have been used for the fabrication of a supercapacitor and cathodes for lithium batteries. On the other hand, we explore the relationship between the nanoscale morphology and electrochemical performance of V2O5 and V2O5/Pani nanofibers. Both type of sample were examined by several techniques to characterize their structure and morphology. It was found that V2O5/Pani shows improved cycling behavior compared to the V2O5 one. The polymer looks to improve capacity of the nanohybrid electrodes due to the homogeneous distribution of the induced stress during cycling. The rate capabilities of the nanostructured electrodes were compared with the obtained value for thin-film electrodes containing the same type of the electrode material. Spectroscopy electrochemical impedance and cyclic voltammetry experiments have shown that the nanostructured electrode affords higher solid state kinetic and capacities than thin film electrodes. Therefore, the general notion behind these efforts is to combine the attractive properties of each material (conducting polymers and metal transition oxides)while taking advantage of synergistic effects that might mitigate against unattractive features observed for the individual materials

Efeitos do reforço na pasta de cimento portland com óxido de grafeno obtido por métodos de química verde

O objetivo do trabalho é sintetizar o óxido de grafeno (GO) de maneira mais sustentável e adicioná-lo à pasta de cimento Portland. O método de obtenção do GO mais comumente utilizado é o método de Hummers, em que a lavagem do material é feita com água, resultando em grande quantidade de rejeito aquoso ácido. Isso acarreta um problema de sustentabilidade ambiental desse processo, devido aos danos possíveis ao ambiente. Objetivando uma abordagem moderna nos preceitos da química verde para a obtenção do GO, propõe-se a substituição da lavagem com água pela neutralização da solução com carbonato de cálcio para a redução desses resíduos poluentes. Para comprovar a eficiência da síntese verde, fizeram-se comparações físicoquímicas nas amostras de GO obtidas, tanto pelo método Hummers (GO), quanto pelo método verde (GOv). As amostras foram analisadas por DRX, FTIR, RAMAN e MEV . As análises da suspensão de GOv não indicou a presença de novas fases cristalinas, porém observou-se a formação da fase gipsita na amostra seca na estufa. Os resultados mostraram a eficiência na produção de GO. Para a produção das pastas de cimento Portland foram feitos traços com a adição de 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,75 e 1% m/m de GOv e executados os ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova. Foi observado um máximo de eficiência na propriedade de resistência mecânica com adição de 0,3% de GOv no traço. Em estudos comparativos de microscopia eletrônica nos traços de 0,3% contra 1,0% de GOv pode-se constatar a agregação das lamelas de GO nos traços de maior concentração, o que resulta na menor resistência desses últimos. Assim, essa pesquisa apresentou uma proposta com menor impacto ambiental para a produção de compósitos de cimento com GO por um método simples.Palavras-chave: Óxido de Grafeno. Cimento. Química verde

Nondestructive Microstructural Characterization of Superduplex Stainless Steel by Double Loop Electrochemical Polarization Reactivation Portable Test

<div><p>Superduplex stainless steels (SDSS) are frequently employed in the petrochemical industries where is required high mechanical strength, toughness, and corrosion resistance. However, these properties can be affected by deleterious phases formation due thermomechanical processes applied in the field during pipes and vessels construction. This work propose the nondestructive microstructural characterization of deleterious phases precipitated in SDSS isothermally treated in 800 and 850ºC using portable double loop electrochemical polarization reactivation tests (DL-EPR). The results obtained in this nondestructive test are quite close to those obtained by conventional test, and can be correlated with the amount of deleterious phases precipitated. It can be concluded that the microstructural degradation of superduplex stainless steel can be evaluated by portable DL-EPR test with slow sweep rates, using a special cell and a proper electrolyte at room temperature.</p></div

Use of a theoretical prediction method and quantum chemical calculations for the design, synthesis and experimental evaluation of three green corrosion inhibitors for mild steel

Three phenylmethanimine derivatives (Schiff bases) were designed after a theoretical prediction of their corrosion inhibition efficiencies and a corroboration through the use of quantum chemical calculations. The molecules were then prepared using a classical condensation reaction between aldehydes and amines but taking in account the tenets of green chemistry. Their application as corrosion inhibitors for ASTM A36 steel in 1 mol L−1 hydrochloric acid media was explored by means of a weight loss analysis, electrochemical tests and a surface morphology analysis to physically evaluate the metallic sacrifice surfaces used. The results of the electrochemical tests revealed that the three compounds have a good anti-corrosion capacity and act as mixed-type corrosion inhibitors. In addition, cross-checking the data from weight loss analysis and electrochemical tests confirm Langmuir monolayer formation theory. The corrosion inhibition efficiencies found range between 83.5 and 95.6%.Universidad de Costa Rica/[115-B9-134]/UCR/Costa RicaConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico/[]/CNPq/BrazilFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro/[E-26/102.971/2012]/FAPERJ/BrasilFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro/[E-26/111.407/2013]/FAPERJ/BrasilCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior/[001]/CAPES/BrazilUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Químic

Solketal Production Using Eco-Friendly Reduced Graphene Oxide as the Catalyst

In this study, two materials based on reduced graphene oxide (rGOH or rGOE) were synthesized through the Hummers methodology and a more sustainable electrochemical method. These materials were extensively characterized and tested as catalysts in solketal production. Both rGOH and rGOE demonstrated significant catalytic activity, achieving 66.18% and 63.97% conversion rates, respectively. The catalytic activity of the synthesized materials was 30 times more efficient than the homogeneous catalyst p-Toluenesulfonic acid. Pseudo-homogeneous and heterogeneous kinetic models were employed to gain further insights into the glycerol ketalization reaction with acetone. The pseudo-homogeneous model suggested that the direct rate constant was lower than the reverse rate constant. In this sense, a reversible bimolecular reaction was proposed. The heterogeneous kinetic models revealed that in the Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson mechanism, the controlling step of the reaction was the glycerol-acetone surface reaction on the catalyst. In contrast, in the Eley-Rideal mechanism, the reaction was controlled by the adsorbed glycerol on the reaction surface reacting with the available acetone in the bulk fluid. In the reusability tests, the rGOE catalyst demonstrated superior performance over five consecutive cycles, maintaining the highest activity without needing post-reaction washing or treatment