Ecomaterials: development and application of functional porous materials for environmental protection

Fundamental aspects of the conception and applications of ecomaterials, in particular porous materials in the perspective of green chemistry are discussed in this paper. General recommendations for description and classification of porous materials are reviewed briefly. By way of illustration, some case studies of materials design and applications in pollution detection and remediation are described. It is shown here how different materials developed by our groups, such as porous glasses, ecomaterials from biomass and anionic clays were programmed to perform specific functions. A discussion of the present and future of ecomaterials in green chemistry is presented along with important key goals.464467Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Photoelectrodes with titanate nanotubes sensitized by mesoporphyrin derivative from cashew nut shell

Titanate nanotubes (TiNTs) with the chemical composition Na2Ti3O7.nH2O (NaTiNT) were obtained througha hydrothermal method in highly alkaline medium. Protonated titanates nanotubes (H-TiNTs), with the compositionH2Ti3O7.nH2O, were prepared by ion exchange reaction through a suspension of Na2Ti3O7nH2Onanotubes in HCl medium, promoting the exchange of Na+ ions by H+. Both Na2Ti3O7.nH2O andH2Ti3O7.nH2O products, as well the TiO2 used as raw material for the nanotubes processing, were used asstarting material for the solar cells photoelectrodes sensitized using mesoporphyrin extracted from a precursorof cashew nut shell. Exposing the NaTiNT sample to solar radiation of 1258 W/m2, a short-circuit currentdensity (ISC) of 13 A/cm2 and an open-circuit voltage (VOC) of 370 mV were registered and, a current densityof 7.6 A/cm2 and a voltage of 256 mV for the prototype cell based on H-TiNTs. A current density of 1.1A/cm2 and an open-circuit voltage of 1.6 mV were obtained for the cell using TiO2 as electrode.Keywords: Titanate Nanotubes. Ionic exchange. Mesoporphyrin. Dye-sensitized solar cell

Imigração, patrimônio cultural e turismo no Brasil

The heritage of immigration, like all cultural expression, has multiple forms and understanding permeates the approach to several issues, among them: the various manifestations of cultural heritage, the intentions of conservation actions and appreciation of the cultural heritage of immigrant groups and practices for the resonance of this heritage, such as tourism. The objective of this paper is to analyze the heritage of immigration as a phenomenon that was constituted in a particular environment, not only by the above issues, but also as a particular form of instituting the past in the present and its consequences for the construction of collective identitiesO patrimônio da imigração, como toda expressão cultural, possui múltiplas formas e sua compreensão perpassa pela abordagem de várias questões, dentre elas: as várias manifestações do patrimônio cultural; as intencionalidades das ações de preservação e valorização da herança cultural de grupos de imigrantes; e as práticas para a ressonância deste patrimônio, como é o caso do turismo. O objetivo deste artigo é analisar o patrimônio da imigração como fenômeno que se constituiu num ambiente determinado, não só pelas questões acima, mas também como uma forma particular de instituir o passado no presente e seus desdobramentos para a construção de identidades coletivas

Desenvolvimento de materiais porosos bidimensionais, a base de AL³+ e M²+ (Zn, Mg), para uso na remediação de efluentes de industrias texteis

Orientador: Oswaldo Luiz AlvesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuimicaMestrad

Nanotubes and nanorods of transition metal oxides and sulfides obtained from bidimensional systems (layered compunds) : preparation, characteization and properties

Orientador: Oswaldo Luiz AlvesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuimicaResumo: Esta Tese relata a preparação, caracterização e propriedades de nanotubos e nanobastões de óxidos e sulfetos de metais de transição, obtidos a partir de estruturas bidimensionais (Iamelares). Do ponto de vista estrutural, nanotubos poderiam ser formados a partir de compostos bidimensionais através do enrolamento das unidades lamelares (como num "rocambole"), levando a formação de nanotubos do tipo scroll, ou então, através da eliminação de ligações erráticas em clusters bidimensionais, levando a formação de nanotubos constituídos por cilindros perfeitos. Os nanobastões seriam formados a partir de rupturas em direção preferenciais nas unidades lamelares, ou então, pelo colapso de um nanotubo formado previamente. Os sistemas estudados foram: sulfeto de molibdênio, óxidos de vanádio, óxidos de titânio e óxidos de manganês. Para a obtenção de nanotubos de MoS2 foi proposta uma nova metodologia de preparação, a qual teve como base à decomposição térmica de tiomolibdatos de amônio [(NH4)2MoS4 e (NH4)2Mo2S12] em atmosfera inerte. Nestas condições, a decomposição térmica dos tiomolibdatos ocorre via eliminação de H2S, NH3 e S (elementar), com passagem por intermediários ricos em enxofre, até a formação do MoS2. A presença de tais intermediários, nos produtos de decomposição dos tiomolibdatos, seria uma das condições essenciais para a formação dos nanotubos, juntamente com o efeito template que o precursor sólido exerce no produto final. Algumas partículas dos precursores já possuíam a morfologia de nanobastões e sua decomposição, via eliminação de "compostos gasosos", levaria a uma redução de volume, culminando com a formação das nanopartículas tubulares. O ambiente químico de autoclaves também mostrou-se bastante versátil na preparação de nanotubos e nanobastões. Os nanotubos de óxido de vanádio, foram obtidos via tratamento solvotérmico de um compósito lamelar formado pela intercalação de dodecilamina em V2O5. A presença da amina foi de fundamental importância na preparação das nanopartículas tubulares, uma vez que quando substituída por cetiltrimetilamônio, observou-se a formação de nanofitas de VO2. Os nanotubos de óxido de vanádio são do tipo scroll e possuem diâmetros externos entre 80 e 120 nm. Suas paredes são constituídas por unidades vanadato (V7O16) e na região interparedes encontram-se as moléculas de amina protonadas. Tais aminas podem ser trocadas por cátions metálicos (Cu, Co e Cd), via reação de troca iônica. Foram encontradas pela primeira vez, nesta Tese, as bandas nos espectros Raman consideradas a "impressão digital" dos nanotubos de vanadato. Entretanto, o aquecimento promovido pelo laser, durante a obtenção dos espectros, pode levar a decomposição dos nanotubos. A decomposição térmica destas nanopartículas mostrou o colapso da morfologia tubular com formação de V2O5. A decomposição do nanotubo a V2O5, ocorre via um composto intermediário que seria isoestrutural ao xerogel V2O5.nH2O. Contudo, o resíduo da decomposição térmica pode ser convertido novamente a nanotubos, através de um novo tratamento solvotérmico com dodecilamina. Nanotubos de óxido de titânio foram preparados através do tratamento hidrotérmico de TiO2 e solução aquosa de NaOH. Durante o tratamento hidrotérmico ocorre a formação de um titanato lamelar, cujas lamelas seriam enroladas formando nanotubos do tipo scroll. Tais nanopartículas possuem diâmetros em torno de 9 nm. Com relação aos nanotubos de óxido de titânio, o estudo foi focalizado na estrutura e composição destas nanopartículas. Considerando os resultados obtidos por técnicas físico-químicas de caracterização, reações de troca iônica (com H, Ca, Co e Cu) e decomposição térmica, sugeriu-se uma nova composição química para os nanotubos, como preparados: Na2Ti3O7.nH2O. As paredes desta nanopartículas seriam isoestruturais às lamelas do Na2Ti3O7 bulk. Dependendo da natureza da lavagem (água deionizada ou solução ácida) executada no nanotubo, após o tratamento hidrotérmico, a concentração de íons Na pode ser modificada através de um processo de troca iônica do Na por H. Assim, sugeriu-se a seguinte fórmula geral para os nanotubos obtidos: Na2-xHxTi3O7 nH2O (0 < x < 2), sendo x dependente das condições de lavagens. Adicionalmente, os nanotubos de titanato foram utilizados como catalisadores em fotocatálise heterogênea e mostrou excelentes resultados na degradação de corantes têxteis. Por fim, nanobastões de MnOOH foram obtidos a partir do tratamento hidrotérmico de Na-birnessita na presença de dodecilamina. Tais nanopartículas apresentaram diâmetros entre 20 e 50 nm. A natureza do meio reacional mostrou-se de fundamental importância para a formação dos nanobastões. Controlando os parâmetros de decomposição térmica do MnOOH, tais como temperatura e atmosfera de decomposição, foi possível obter seletivamente nanobastões de MnO2, Mn2O3 e Mn3O4. Os exemplos tratados nesta Tese, sugerem que a obtenção de estruturas unidimensionais (nanotubos e nanobastões) a partir de estruturas bidimensionais, tem característica de um mecanismo geralAbstract: This Thesis reports the preparation, characterization and properties of nanotubes and nanorods of transition metal oxides and sulfides obtained from bidimensional (Iamellar) structures. From the structural point view, nanotubes could be formed from bidimensional compounds by rolling its layers generating scroll-like nanotubes, or by the elimination of dangling bonds in peripheral atoms of the bidimensional clusters, generating nanotubes constructed by perfect cylinders. Nanorods could be formed from the rupture of the layers in specific directions, or by the collapse of the previously formed nanotubes. The following systems were studied: molybdenum sulfide, vanadium oxides, titanium oxides and manganese oxides. A new methodology was proposed to obtain MoS2 nanotubes, which is based on the thermal decomposition of ammonium thiomolybdates [(NH4)2MoS4 and (NH4)2Mo2S12] under inert atmosphere. In this condition, thiomolybdate thermal decomposition occurs via elimination of H2S, NH3 and elemental S, passing through sulfur-rich intermediates before formation of MoS2. The presence of these intermediates in the decomposition of thiomolybdates could be an essential condition to the formation of the nanotubes as well as the template effect of the solid precursor in final products. Some precursor particles present nanorod morphology and its decomposition through the elimination of "gaseous compounds" would result in a volume contraction, generating nanotubes. Autoclaves environment came to be a versatile way of preparing nanotubes and nanorods. Vanadium oxide nanotubes were obtained via solvothermal treatment of lamellar precursor formed by the intercalation of dodecylamine in V2O5. The presence of the amine was extremely important in the preparation of the nanotubes, once when it was substituted by a quaternary ammonium salt (CTAB) it was observed the formation of VO2 nanobelts. Vanadium oxide nanotubes are scroll-like and present outer diameters in the range of 80-120 nm. Its walls are constituted by vanadate units (V7O16) and between the walls there are protonated amines. These amines can be exchanged by metallic cations (Cu, Co and Cd) via ion exchange reactions. To our knowledge, it was found for the first time the bands in the Raman spectra considered the spectral signature of the vanadate nanotubes. However, the laser power density promotes the decomposition of the nanotubes during spectra acquisition. Thermal decomposition of these nanoparticles resulted in the collapse of the tubular morphology accompanied by the formation of V2O5. The decomposition from nanotubes to V2O5 occurs via an intermediary compound that would be isostructural to the V2O5.nH2O xerogel. Nevertheless, the thermal decomposition residue can be converted again to nanotubes through a solvothermal treatment with dodecylamine. Titanium oxide nanotubes were prepared though hydrothermal treatment of TiO2 and NaOH. During the hydrothermal treatment occurs the formation of a layered titanate, in which the layers could be rolled generating scroll-like nanotubes. These nanoparticles present diameter of about 9 nm. In the case of titanium oxide nanotubes, the study was mainly focused on the structure and decomposition of these nanoparticles. Based on the results obtained from the physico-chemical characterization, ion exchange reaction (with H, Ca,Co and Cu) and thermal decomposition, a new composition was proposed for the as-prepared nanotubes: Na2Ti3O7.nH2O. The results also suggest that the nanotube walls have structure similar to those observed in the layers of the bulk Na2Ti3O7. Depending on how the washing process is performed on the nanotubes (water or acid solution) the Na content can be modified via exchange reaction of Na by H. Thus, a general chemical formula was also proposed: Na2-xHxTi3O7.nH2O (0 < x < 2), x being dependent on the washing process. Titanate nanotubes were also used as catalyst in heterogeneous photocatalysis and showed excellent results in the degradation of textile dyes. Finally, MnOOH nanorods were obtained from plate-like layered Na-birnessite by hydrothermal treatment in the presence of dodecylamine. The nanorods present diameter in the range of 20-50 nm. It was observed that the reaction medium plays an important role in the phase and morphology control. Also, by controlling the parameters of the thermal decomposition of MnOOH, such as temperature and decomposing atmosphere, it was possible to obtain MnO2, Mn2O3 and Mn4O3 nanorods. The examples presented in this Thesis suggest that the preparation of one-dimensional structures (nanotubes and nanorods) from bidimensional ones has characteristic of a general mechanismDoutoradoQuimica InorganicaDoutor em Quimic

CARBONIZAÇÃO DE BIOMASSA DE BABAÇU E SUAS POTENCIAIS APLICAÇÕES: UMA PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA

Recentemente, agregar valor à biomassa, em geral, tem sido um aspecto importante da pesquisa, pois fornece uma variedade de benefícios sócio-econômicos. O babaçu (Orbignya phalerata) é uma das espécies vegetais nativas comuns no centro-norte do território brasileiro. Este fruto apresenta relevante potencial tecnológico, sobretudo somado a  uma das tecnicas mais promissoras de conversão de biomassa, a carbonização e dessa forma, a biomassa adquire maior valor agregado. O objetivo desse estudo é realizar um rastreamento das pesquisas já desenvolvidas e com resultados patenteados, analisando pesquisas com as palavras-chave: carbonização, carbonização hidrotérmica, babaçu (nome científico: Orbignya phalerata), carvão, biomassa e suas combinações. A prospecção foi realizada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial do Brasil (INPI) e Derwent Innovations Index, e para a busca de artigos, na base de periódicos Google Scholar (Google Acadêmico) e Scopus. Os resultados obtidos na prospecção para o INPI, foram insatisfatórios, em relação ao Derwent Innovations Index. Como conclusão, observa-se que ainda são necessárias mais pesquisas que levem a um maior entendimento e descoberta de novas tecnologias de utilização desta biomassa e suas aplicações, principalmente no Brasil.</p

Nanotubos De Titanato Aplicados Em Fotocatálise Heterogênea E Preparação De Nanotubos De Titanato Aplicados Em Fotocatálise Heterogênea

NANOTUBOS DE TITANATO APLICADOS EN FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA E PREPARAÇÃO DE NANOTUBOS DE TITANATO APLICADOS EM FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA trata da preparação e utilização de nanotubos de titanato de sódio/hidrogênio como catalisadores em fotocatálise heterogênea; os nanotubos foram obtidos pelo tratamento hidrotérmico de urna suspensão de TiO2 (anatásio) em meio fortemente alcalino; a composição dos nanotubos utilizados pode ser escrita como Na2 -x H, xTi3 O7(0 ? X ? 2) ; o valor de x varia de acordo com a natureza da lavagem executada no material; os nanotubos apresentam diâmetro externo do intervalo de 6-10 nm; o comprimento destas nanopartículas é superior a 100 nm e sua a área superficial foi superior a 100 m2 /g; os nanotubos utilizados como catalisadores não foram modificados quimicamente e não sofreram nenhuma espécie de tratamento térmico ou ativação; a capacidade fotocatalítica dos nanotubos foi avaliada frente ao corante têxtil Azul Reativo 19; os nanotubos apresentaram atividade fotocatalitica superior ao composto lamelar Na2Ti3 O7 ao TiO2 anatásio (grau reagente) e ao TIO2 comercial p25 na descolaração do meio reacional. A velocidade de descoloração foi 3 vezes maior quando o nanotubo foi utilizado se comparado aos outros catalisadores testados. Tal comportamento poderá refletir em uma redução de custo do processo fotocatalítico. Além da descoloração, também há uma forte redução da toxicidade do meio tratado (testes de toxicidade realizados frente ao organismo Artêmia salina): os nanotubos como utilizados apresentam boa capacidade de decantação, podendo ser facilmente removidos do meio reacional; entretanto, a classe de compostos orgânicos prejudiciais ao meio ambiente a ser degradada utilizando este catalizador em fotocatálise heterogênea, não se limitaria apenas aos corantes têxteis. Esta invenção se caracteriza pela aplicação de nanotubos de titanato como um novo catalisador para fotocatálise heterogênea na decomposição de substâncias orgânicas coloridas.BRPI0505217 (A)C01G23/00B01J21/06B01J37/10B82B1/00BR2005PI05217C01G23/00B01J21/06B01J37/10B82B1/0

Processo De FabricaÇço, AplicaÇço, RecuperaÇço, ReutilizaÇço E DestinaÇço Final De Materiais Porosos Bidimensionais

PROCESSO DE FABRICAÇÃO, APLICAÇÃO, RECUPERAÇÃO, REUTILIZAÇÃO E DESTINAÇÃOA FINAL DE MATERIAIS POROSOS BIDIMENSIONAIS. O qual propõe a preparação de nanchidrotalcitas para serem utilizadas como sorventes na remoção de contaminantes ambientais presentes em matrizes aquosas, tais como efluentes industriais, esgotos doméstico e industrial, água bruta e tratada, água subterrânea, entre outros. As nanohidrotalcitas são produzidas com funções planejadas, apresentando os estágios de fabricação, aplicação, recuperação, reutilização e destinação final, o que as caracterizam como "nanoecomateriais". Fica evidenciada, através dos exemplos apresentados, a efetividade destes sorventes no tratamento de efluentes industriais e águas de processo, especialmente quanto ao aspecto da descoloração, muito embora propiciem outros benefícios ambientais, tais como a redução de TOC, DQO e DBO.BRPI0802299 (A2)C01B13/14C01F5/14C01F7/02BR2008PI02299C01B13/14C01F5/14C01F7/0

DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES E CARBONO ORGÂNICO EM SOLOS CONTENDO CARVÃO HIDROTÉRMICO LAVADO E NÃO LAVADO E COMPARAÇÃO COM SOLOS ANTROPOGÊNICOS

Hydrochar washed (1.0, 2.5, 5.0 and 10.0 %) and not washed (10.0%) produced by hydrothermal carbonization using vinasse and sugarcane bagasse was applied in sand, ultisol and oxisol columns, and the release of NO3-, Orthophosphate, SO42-, Total Organic Carbon (TOC), H+ were evaluated for 30 days. These results were compared with the release of these parameters from experiments conducted with anthropogenic soils. The results demonstrated that higher amounts of nutrients were released for the experiments conducted with hydrochar not washed. With higher rates of hydrochar washed, higher the amount of nutrients released. TOC and SO42- were released throughout the experiment, which is beneficial from the agricultural point of view. Low values of orthophosphate and nitrate release in the leachates were observed for ultisol and oxisol due to the clay and iron and manganese oxides contents. Principal components analysis confirmed the observations and demonstrated that SO42- and TOC preferentially influence the oxisol, being that nitrate and pH influenced the columns containing Terra Mulata and sand. The results allow to conclude that it is possible to adjust the application rate of hydrochar in soils with lower fertility in order to increase it as observed for anthropogenic soils