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Análise crítica da síntese de óxido de grafeno reduzido para produção de revestimentos nanocompósitos anticorrosivos a base de epóxi para aplicação na indústria petrolífera
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-10) Lamas, Bruna Luz Carreras; Costa, Maria Carolina Burgos; http://lattes.cnpq.br/4409025248163428; http://lattes.cnpq.br/3708679379618398; Motta, Fabiana Villela da; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; Leite, Amanda Melissa Damião; http://lattes.cnpq.br/3077817092155432
As tubulações metálicas, que transportam e distribuem petróleo, gás, produtos químicos, água, vapor, produtos de petróleo e outras substâncias de grande importância para a economia mundial, são equipamentos com alta susceptibilidade à corrosão. Dessa forma, novos estudos vêm sugerindo a utilização de revestimentos poliméricos para prevenir ações mais severas na superfície. Esses materiais poliméricos são amplamente utilizados como barreira física entre a superfície metálica e o ambiente corrosivo, isolando e protegendo as estruturas metálicas contra a corrosão. Um dos principais desafios para os revestimentos orgânicos é a absorção e penetração de água e íons corrosivos, que podem deteriorar a adesão e resistência à corrosão do sistema de pintura. Sendo assim, o uso de nanocargas de grafeno nos revestimentos poliméricos tem sido promissor na propriedade de proteção à corrosão, ainda mais quando se trata do óxido de grafeno reduzido. Silanos organo-funcionalizados também têm sido usados diretamente nesses revestimentos para melhorar a propriedade de adesão, reduzir a absorção de água de revestimentos poliméricos e, finalmente, aumentar a resistência à corrosão do sistema. Devido à pandemia do COVID-19 a parte experimental do trabalho foi comprometida em função da impossibilidade do uso dos laboratórios não essenciais, ou seja, aqueles que não possuíam cobaias ou espécimes vivas, plantas ou animais. Portanto, visando dar continuidade aos compromissos teóricos da pesquisa de TCC, foram realizados levantamentos sobre o tema baseados através da literatura disponível. Assim, o objetivo deste trabalho consiste em fazer uma análise crítica sobre os meios que englobam a síntese do óxido de grafeno reduzido para produção de nanocompósitos anticorrosivos a base de epóxi e avaliar o efeito da funcionalização do grafeno nas propriedades anticorrosivas do sistema.
Análise das propriedades fotocatalíticas de CdMoO4 dopado com íons de Cálcio obtidos via síntese sonoquímica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-03) Lima, Ana Beatriz de; Motta, Fabiana Villela da; https://orcid.org/0000-0002-3523-737X; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; https://orcid.org/0000-0002-6362-2953; http://lattes.cnpq.br/4569791580248550; Delmonte, Mauricio Roberto Bomio; https://orcid.org/0000-0001-9016-4217; http://lattes.cnpq.br/9558299312183852; Castro, Mário Andrean Macedo; https://orcid.org/0000-0001-8971-8382; http://lattes.cnpq.br/9312824634888125
Dentre os molibdatos metálicos, destacam-se os fotocatalisadores de molibdato metálico do tipo scheelita, com fórmula química AMoO4 e estrutura tetragonal, em que A representa cátions bivalentes, tais como Cd, Ca, Pb, Ba e Sr. Atualmente têm sido muito investigados em decorrência das suas aplicações como fotocatalisadores, detectores de cintilação e dispositivos fotoluminescentes. O molibdato de cádmio, em particular, é um material de interesse por exibir excelente desempenho óptico e elétrico. Especificamente, as propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes são potencializadas pela dopagem com outros elementos. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo sintetizar molibdato de cádmio puro, CdMoO4, e amostras de CdMoO4 dopadas com diferentes porcentagens de Cálcio (1%, 2%, 4%, 8% e 16% molar), pelo método sonoquímico a fim de estudar e comparar a atividade fotocatalítica das amostras para remoção do corante Azul de Metileno da água. O método sonoquímico empregado neste trabalho mostrou-se eficiente para a obtenção das amostras de CdMoO4. As propriedades ópticas foram investigadas a fim de relacioná-las com as propriedades fotocatalíticas. Os padrões de DRX mostraram que todos os picos, para todas as amostras, foram indexados a uma fase tetragonal com o grupo espacial de CdMoO4. Não houve formação de fase secundária, indicando que a dopagem ocorreu com sucesso. As micrografias do MEV-FEG indicaram que as amostras consistem principalmente em microesferas que tendem a se agregar. A energia de gap das amostras variou entre 3,6 e 3,7 eV. Quanto à atividade fotocatalítica, a amostra dopada com 2% de Cálcio apresentou o melhor desempenho de degradação frente ao corante Azul de Metileno, chegando a degradar 100% do corante em 100 min de degradação fotocatalítica.
Antimicrobial activity from polymeric composites-based polydimethylsiloxane/TiO2/GO: evaluation of filler synthesis and surface morphology
(Springer, 2016-11-04) Correa, Camila F.; Santana, Luiza R.; Silva, Ricardo M.; Noremberg, Bruno S.; Lund, Rafael G.; Ribeiro, Juliana S.; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Nascimento, Rubens Maribondo do; Carreño, Neftalí Lênin Villarreal
Antimicrobial substances may be used to reduce hospital infections and inhibit food contamination, thus ensuring the safety and well being of humans. The objective of this study was to evaluate the antimicrobial activity of the polymeric nanocomposites polydimethylsiloxane (PDMS) embedded with two types of fillers based on titanium dioxide (commercial TiO2 P25 versus TiO2 via facile Micro- wave-assisted hydrothermal-MAH synthesis) and graphene oxide (GO). The nanocomposites were prepared using different compositions, concentrations, and functionalizations (PDMS/TiO2/GO; PDMS/TiO2 and PDMS/GO). The antimicro- bial activity of the samples was evaluated for different treatments on Candida albicans, Staphylococcus aureus, and Enterococcus faecalis, by a modified direct contact test (mDCT). The samples were also evaluated on surface morphology and the roughness as a function of active particles insertion by atomic force microscopy (AFM). Most of the PDMS films whose polymer was embedded with GO and hydrothermal TiO2 showed the highest inhibition growth of bacteria and Candida over 24 h. After 24 h, F, J, and H samples showed the best antibacterial activity, whereas E showed the best antifungal activity. The results indicated that the nanocomposites PDMS/GO/TiO2MAH and PDMS/GO sample enhanced antimi- crobial activity in the treatments tested, therefore they were functional for con- taminant reduction
Aplicação de argila branca comercial pura e modificada para adsorção de sulfeto de hidrogênio
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-12-14) Batista, Luiz Carlos Domingos; Farias, Robson Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/6868773742105583; ; http://lattes.cnpq.br/5206708693021308; Dantas, Deyse de Souza; ; http://lattes.cnpq.br/3229830569545582; Sousa, Emanuel Alves de; ; http://lattes.cnpq.br/8566005165321301; Motta, Fabiana Villela da; ; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; Menezes, Jorge Fernando Silva de; ; http://lattes.cnpq.br/7799441763950977
Neste trabalho foram sintetizadas matrizes a base de argila branca comercial que possui em sua composição grande quantidade de caulinita e quartzo, com certo percentual de óxido de ferro, para uso como adsorvente de sulfeto de hidrogênio (H2S). Para efeito de caracterização da matriz inicial foram utilizadas as técnicas de caracterização DRX, FTIR, FRX e TG. A matriz argilomineral inicial foi colocada em contato com soluções 0,1 molar dos sais de Co2+, Ni2+, Cr3+ e com uma solução 0,1 g/ 100ml de rodamina B. Durante o processo de síntese, as soluções foram colocadas em contato com a matriz inicial por um período de 48 horas a fim de haver troca iônica com o argilomineral. Para verificar a quantidade de metais trocados, foi utilizada a técnica de Fluorescência de Raios X (FRX). Após a síntese foi iniciado o processo de adsorção de H2S, onde as matrizes foram colocadas no reator, passando em seguida por um fluxo contínuo de sulfeto de hidrogênio. A matriz juntamente com o reator foi pesada antes e depois para aferir a quantidade de gás adsorvida. Com base nos dados gravimétricos a matriz que obteve o maior desempenho de adsorção foi a matriz trocada com íons Ni2+, obtendo um resultado de 11,13 mg de H2S/ g de matriz, seguida pela matriz recoberta com rodamina B a qual chegou-se a 10,13 mg de H2S/ g de matriz
Aumento da capacidade de degradação do corante azul de metileno usando nanopartículas de ZnO dopadas com Mg decoradas com nanopartículas Ag0
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-03) Paula, Celmo Hudson Reis de; Motta, Fabiana Villela da; Mauricio Roberto Bomio Delmonte; Motta, Fabiana; Nascimento, Maria; Santiago, Anderson
Photocatalytic activity has been widely used for the treatment of organic efﬂuents, mainly those generated by textile industries. Zinc oxide is widely investigated for this application due to its low cost, non-toxicity and high efﬁciency. In this work, the photocatalytic properties of ZnO:xMg (x = 1 mol.%, 2 mol.%, 4 mol.% and 8 mol.%) decorated with Ag0 were investigated against methylene blue dye (MB). Initially, the nanostructures of ZnO:xMg were produced by the microwave-assisted hydrothermal method, and the nanoparticles of Ag0 were deposited by ultraviolet (UV) photoreduction. The structural characteristics of the powders were determined by x-ray diffraction, the morphologies were investigated by ﬁeld emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and the optical absorbance of the photocatalysts was characterized by the diffuse reﬂectance spectra [UV–visible light (UV–Vis)]. The photocatalytic properties were estimated by degradation of MB, and the capacity for reuse of the powders was estimated by application in three consecutive cycles. Undoped ZnO powders reduced 84% of MB concentration, while the ZnO:8%Mg sample reduced 97% of it, indicating that doping with Mg2+ is efﬁcient in increasing the degradation capacity of ZnO against MB degradation. The deposition of metallic silver nanoparticles on the ZnO surface considerably increases the photocatalytic efﬁciency, in which after 18 min, the 8%Mg sample completely degraded the MB. The reuse tests showed that the powders maintain their photocatalytic activity after three cycles and can be used for such application without generating secondary residues.
BaMoO4:Tb3+ phosphor properties: synthesis, characterization and photophysical studies
(Elsevier, 2011) Marques, Ana Paula de Azevedo; Motta, Fabiana Villela da; Cruz, Mariana A.; Varela, José A.; Longo, Elson; Rosa, Ieda Lúcia Viana
BaMoO4:Tb3+ powders were synthesized by the complex polymerization (CP) method and characterized by powder X-ray diffraction patterns (XRD), Fourier transform infra-Red (FTIR) and Raman spectroscopy as well as photoluminescence (PL) measurements. The results confirmed the presence of a crystalline scheelite-type phase in BaMoO4:Tb3+crystalline powers. Excitation spectra, λem. = 543 nm revealed the predominance of a broad band of charge transfer that was ascribed to the absorption of [MoO4]2- ionic tetragonal clusters. Emission spectra of BaMoO4:Tb3+ samples (λex. = 294 nm) have a group of sharp emission bands (456–487 nm; 543–546 nm; 581–589 nm and 617–620 nm) assigned to the 5D4 → 7 F6, 5D4 → 7 F5, 5D4 → 7 F4 and 5D4 → 7 F3 transitions of Tb3+ ions, respectively. The samples show the exponential decay curves of 5D4 → 7 F5 transition, λexc. = 294 nm and λem. = 543 nm, where the greater decay time was evaluated as 1.07 ms for the BaMoO4:Tb3+ annealed at 900 °C
Biofilms of cellulose and hydroxyapatite composites: Alternative synthesis process
(SAGE Publications, 2020-09-01) Pieper, Cari M.; Rosa, Wellington L. O. da; Lund, Rafael G.; Silva, Adriana F. da; Piva, Evandro; Salas, Mabel M. S.; Maron, Guilherme K.; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da; Carreño, Neftalí Lênin Villarreal
A new biofilm of cellulose coated with hydroxyapatite particles have been prepared using a simple, fast and low temperature process based on a microwave-assisted hydrothermal synthesis. The cellulose used as matrix of the biocomposite was extracted from banana stems residues. The hydroxyapatite coating was performed using calcium nitrate tetrahydrate, phosphoric acid, and 1,2-ethylenediamine dispersed in a cellulose/water solution, with posterior microwave-assisted hydrothermal synthesis, for 5 min at 140°C. The chemical, structural, thermal, and morphological properties of the composites were investigated by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetry and field emission scanning electron microscopy. Results showed that the methodology was effective to produce high quality composites, with good thermal stability. Cell viability tests indicated that the cellulose/ Hap films were not cytotoxic
Caracterização das propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes de Bi2WO6:xPr3+ com adição de extrato de beterraba obtidos pelo método hidrotérmico assistido por microondas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-22) Brito, Ana Melissa Paula; Delmonte, Mauricio Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da; https://orcid.org/0000-0002-3523-737X; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; https://orcid.org/0000-0001-9016-4217; http://lattes.cnpq.br/9558299312183852; https://orcid.org/0000-0003-1775-3933; http://lattes.cnpq.br/5950685472246883; Bernardi, Maria Ines Basso
A síntese verde tem se mostrado promissora para a obtenção de nanopartículas por ser uma alternativa econômica e ambientalmente correta. Devido suas propriedades estruturais e eletroquímicas interessantes e empregando diferentes formas de obtenção, o tungstato de bismuto (Bi2WO6) se destaca como um fotocatalisador, para remediação ambiental. Neste trabalho, nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+ (x = 0; 1 e 3 %molar), com adição de extrato de beterraba (EB), foram sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas à 150 °C por 60 min. Por conseguinte, as amostras foram caracterizadas estruturalmente pela técnica de difração de raios X (DRX) e sua morfologia foi investigada pela microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (MEV-FEG). A atividade fotocatalítica das amostras foi quantificada pela técnica de espectroscopia de UV-Visível (UV-Vis) por meio da degradação dos corantes azul de metileno (AM) e violeta cristal (VC) por irradiação ultravioleta e solar. As propriedades ópticas foram investigadas por meio da técnica de fotoluminescência (FL). Os resultados dos padrões de DRX mostraram que as amostras possuem uma estrutura cristalina ortorrômbica e boa cristalinidade, sem a presença de fases secundárias, o que indica que a presença do dopante Pr3+ e a adição do extrato de beterraba, não geram fases adicionais. Além disso, o tamanho de cristalito variou entre 6,48 nm à 10,27 nm, apresentando um ligeiro aumento quando inserido o dopante Pr3+, mas à medida que aumentou a quantidade de EB, o tamanho de cristalito diminuiu. As micrografias de MEV-FEG constataram que a morfologia predominante das nanopartículas é semelhante a uma flor. A energia de banda de gap dos Bi2WO6:xPr3+ variou entre 3,56 eV a 3,65 eV. Os testes fotocatalíticos indicam que todas as amostras apresentam potencial para degradar as moléculas dos corantes AM e VC. Além disso, observou-se que o mecanismo fotocatalítico atuante consiste em superóxidos e buracos. Ademais, os espectros de FL constatou que as nanopartículas apresentaram o índice de renderização de cor (CRI) maior que 80% que tornam esse nanomaterial potencial para aplicações em diodos emissores de luz branca de alta qualidade. Portanto, as nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+, utilizando síntese verde e a luz solar, pode ser uma alternativa promissora, eficiente e econômica para a degradação de corantes orgânicos como também para aplicações em diodos emissores de luz branca.
Caracterização das propriedades fotoluminescentes de Ba1-xZnxMoO4 sintetizados pelo método de spray pirólise ultrassônico
(2017-12-18) Santiago, Anderson de Azevedo Gomes; Delmonte, Mauricio Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da; ; ; ; Godinho Júnior, Mário;
Os molibdatos vêm sendo objeto de estudos devido as suas diversas aplicações. Entre os molibdatos, o molibdato de bário (BaMoO4) e molibdato de zinco (ZnMoO4) têm se destacado pelas suas interessantes propriedades fotoluminescentes, com emissões de luz na região do azul, verde e laranja, e pelos seus diferentes métodos de obtenção, como hidrotermal, sol-gel e coprecipitação. Pós de Ba1-xZnxMoO4 (x=0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) foram sintetizados, em etapa única, pelo método de spray pirólise ultrassônico, utilizando temperaturas de 1000 ºC e 1100 ºC. O tempo para formação das partículas dentro do reator foi de aproximadamente 1 min. As amostras foram caracterizadas estruturalmente pela técnica de difração de raios X e morfologicamente pela técnica de microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (MEV-FEG). As propriedades ópticas das amostras foram estudadas utilizando as espectroscopias de UV-visível e de fotoluminescência (FL). Os padrões de DRX mostraram que as amostras com x = 0 e x = 1 têm estrutura cristalina scheelita tetragonal e triclínica, respectivamente, sem a presença de fases secundárias. Por outro lado, as amostras com x = 0,25, 0,50 e 0,75 revelaram a formação de uma heteroestrutura tetragonal/triclínica, em que ocorre substituição atômica de Ba2+ por Zn2+ na estrutura tetragonal do BaMoO4 e na estrutura triclínica do ZnMoO4 ocorrendo a substituição atômica de Zn2+ por Ba2+. As micrografias de MEV-FEG demostraram que as partículas obtidas têm morfologia predominantemente esférica, com diâmetros que variam entre 100 e 1500 nm. A energia de gap dos Ba1-xZnxMoO4 variou entre 4,56 eV à 4,17 eV, com os pós com x = 0 se obteve os valores mais elevados (4,54 eV e 4,56 eV) e os pós com x = 1 os valores mais baixos (4,17 eV e 4,26 eV). Dessa forma, foi percebido que as energias de gap das amostras diminuem com o aumento do valor de x, ou seja, com aumento da substituição dos átomos de Ba2+ pelos de Zn2+. Os espetros fotoluminescentes (FL) das amostras apresentaram comportamento banda larga, com emissão predominante na região laranja-vermelho e pequena contribuição de emissão da região azul-verde, com a amostra de x = 0,75 obtida à 1000 °C mostrando maior intensidade FL. As coordenadas de cromaticidade x e y mostraram que as amostras com x ≤ 0,75 apresentam emissão em laranja, entretanto, as amostras com x = 1 apresentaram emissão em branco, podendo ser um candidato promissor para aplicações em diodos emissores de luz.
Cerium molybdate nanocrystals: Microstructural, optical and gas- sensing properties
(Elsevier, 2021-03-15) Oliveira, Fernanda Karine Fonseca; Santiago, Anderson de Azevedo Gomes; Catto, Anderson de Azevedo Gomes; Silva, Luís Fernando da; Tranquilin, Ricardo Luis; Silva, Elson Longo da; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio
Metal molybdate compounds have attracted considerable attention due to their technological applications. Herein, we demonstrate the controllable synthesis of cerium molybdate (Ce2(MoO4)3) nanocrystals via the co-precipitation method followed by microwave-assisted hydrothermal (MAH) treatment at 150 C during different times (15, 30 and 60 min). The effect of MAH treatment time on the microstructural, optical, and ozone gas-sensing properties of these nanocrystals was investigated. X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy measurements revealed that the samples presented a single-crystalline phase with scheelite-type tetragonal structure. Field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) images showed that the MAH conditions favored changes in the Ce2(MoO4)3 nano crystal morphology. Photoluminescence (PL) measurements indicated a significant enhancement of PL emission with MAH time, suggesting an increase in the intrinsic defects formed during the MAH treatment. The gas-sensing performance of cerium molybdate nanocrystals towards sub-ppm ozone levels was also investigated. The experiments revealed complete recovery and good repeatability as well as good sensor response, which was improved in the sample synthesized at longer MAH time
Characterization and photocatalytic application of Ce4+, Co2+, Mn2+ and Ni2+ doped Fe3O4 magnetic nanoparticles obtained by the co-precipitation method
(Elsevier, 2020-02-15) Andrade Neto, Nivaldo Freire de; Nascimento, Leulomar Enedino do; Corrêa, Marcio Assolin; Bohn, Felipe; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da
In this work, Ce4+, Co2+, Mn2+ and Ni2+ doped Fe3O4 nanoparticles were obtained by the co-precipitation method at 70 °C. The effects of the metal cations in the Fe3O4 lattice were investigated by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), field emission scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) and UV–Visible (UV–Vis) spectroscopy. Magnetic properties were estimated by vibrating sample magnetometer (VSM) at room temperature and the electrical properties are studied through I–V curves. The photocatalytic properties were studied by the discoloration of the methylene blue (MB) dye. The reduction in the intensity of the diffraction peaks, followed by their enlargement, indicate that doping reduces the crystallite size of Fe3O4. Doping provided the reduction of the remaining magnetization, as the saturation magnetization increases, not being reached with 17 kOe. The electrical results indicate that only cobalt reduces the resistivity of Fe3O4, as manganese is the most increasing doping. Photocatalytic tests indicate that the defects generated by doping increase the photocatalytic activity of Fe3O4, being more expressive through doping with cerium
Characterization and photoluminescent, photocatalytic and antimicrobial properties of Boron-Doped TiO2 Nanoparticles Obtained by Microwave-Assisted Solvothermic Method
(Springer, 2019-02-27) Andrade Neto, Nivaldo Freire de; Zanatta, Paolo; Nascimento, Leulomar Enedino do; Nascimento, Rubens Maribondo do; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da
Boron doped TiO2:xB (x = 0 mol.%, 1 mol.%, 2 mol.%, 4 mol.% and 8 mol.%) was quickly synthesized by a microwave-assisted solvothermic method at 140C for 10 min. The nanoparticles obtained were characterized by x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, photoluminescence, field emission scanning electron microscopy, electron microscopy and diffuse optical reflectance. The photocatalytic properties were estimated against methylene blue dye. The antimicrobial activity was measured by the disc diffusion technique against S. aureus and E. coli bacteria. The XRD patterns show that there was no formation of secondary phases and that all the peaks correspond to the anatase phase of TiO2. Rietveld’s refinement showed that the addition of B3+ in the TiO2 lattice promotes a reduction in the size of the crystallites and this reduction it effectively increases the degradation capacity of the methylene blue dye, which after 50 min the 8%B sample degraded completely, while the pure TiO2 sample reduced its concentration by 95%. Boron-doped TiO2 was effective when reused and after the third cycle the photocatalytic activity of the powders was maintained. In addition, the incorporation of 8%B in the TiO2 lattice resulted in an increase from 8.66 mm to 15.61 mm and 9.04 mm to 13.65 mm in the inhibition halos of the S. aureus and E. coli bacteria, respectively
Citrate–hydrothermal synthesis, structure and electrochemical performance of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3−δ cathodes for IT-SOFCs
(Elsevier, 2013) Garcia, Laurênia Martins Pereira; Macedo, Daniel Araújo de; Souza, Graziele L.; Motta, Fabiana Villela da; Paskocimas, Carlos Alberto; Nascimento, Rubens Maribondo do
La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3−δ (LSCF) powders were synthesized by a combination of citrate and hydrothermal methods. The thermal decomposition behavior of the as-prepared powder was carried out by simultaneous thermogravimetry–differential thermal analysis. The calcined powders were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and particle size distribution (PSD). Screen-printed LSCF/CGO/LSCF symmetrical cells were sintered between 1150 and 1200 °C and studied by impedance spectroscopy in order to assess the cathode kinetics for the oxygen reduction reaction. Rietveld refinement of XRD data showed the formation of a single perovskite LSCF phase with crystallite size of 53 nm at 900 °C. The best area specific resistance (ASR) value, measured in static air, was found to be 0.34 Ω cm2 at 750 °C, demonstrating that the novel citrate–hydrothermal method is an effective way to prepare cathode materials for SOFC. Cathode performance can be further enhanced by additional surface modification through impregnation with Pr-containing solution, reaching 0.17 Ω cm2 at 750 °C. Furthermore, the activation energy of the PrOx-impregnated cathode is 83.4 kJ/mol, i.e., much lower than 123.8 kJ/mol, the best value determined for PrOx-free cathodes
Compósito de zircônia comercial com hidroxiapatita pura produzida via método sol gel para aplicações biomédicas
(2018-02-23) Ferreira, Camyla Regina Dantas; Delmonte, Mauricio Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da; ; ; ; Bernardi, Maria Inês Basso;
Por apresentar excelentes propriedades mecânicas como tenacidade, resistência mecânica e módulo de elasticidade semelhantes à de ligas de aço inoxidável, além de baixa toxicidade, a zircônia é um biomaterial cerâmico com diversas aplicações. No entanto, a zircônia possui baixa afinidade com células e tecidos, pois é um material bioinerte, e em decorrência de suas elevadas propriedades mecânicas em relação ao osso, podem surgir concentrações de tensão irregulares, resultando em fratura. A hidroxiapatita, por sua vez, pertence à família dos fosfatos de cálcio, apresenta elevado módulo de elasticidade, e está presente em compostos naturais como o tecido duro, osso, dentina e esmalte dental, sendo um material bioativo sem resistência mecânica adequada. Com o intuito de obter um material com elevada tenacidade à fratura e afinidade com células e tecidos, foram desenvolvidos e investigados compósitos de zircônia e hidroxiapatita. Para este trabalho a zircônia utilizada foi a zircônia dopada com 8% de ítria, comercial, e a hidroxiapatita foi sintetizada via método sol-gel a diferentes temperaturas e tempos de calcinação (500°C/2h, 500°C/4h, 500°C/6h; 700°C/1h, 700°C/2h, 700°C/4h; 900°C/4h). As amostras apresentaram camada de zircônia dopada com ítria comercial seguida de camada do material compósito, produzido com zircônia comercial e hidroxiapatita calcinada a 700°C/4h, nas seguintes proporções YSZ/HA 95/5, YSZ/HA 90/10, YSZ/HA 85/15 e YSZ/HA 80/20. As amostras foram caracterizadas por: Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Método BET, Ensaio de Arquimedes, Microdureza Vickers e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados do DRX mostraram a formação de fase majoritária hidroxiapatita a diferentes temperaturas e tempos de calcinação, havendo a formação dos materiais compósitos com área superficial e dureza diminuindo com o aumento da presença de hidroxiapatita. As amostras YSZ/HA 85/15 e YSZ/HA 80/20, apresentaram o melhor comportamento mecânico com maiores valores de tenacidade à fratura de 9,2 e 9,3 MPa.m1/2, respectivamente. A amostra YSZ/HA 85/15 com menor porosidade aparente (0,60%) e absorção de água (0,10%).
Computational procedure to an accurate DFT simulation to solid state systems
(Elsevier, 2019-12) Gomes, Eduardo O.; Fabris, Guilherme da Silva Lopes; Ferrer, Mateus M.; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Andres, Juan; Silva, Elson Longo da; Sambrano, Júlio Ricardo
The density functional theory has become increasingly common as a methodology to explain the properties of crystalline materials because of the improvement in computational infrastructure and software development to perform such computational simulations. Although several studies have shown that the characteristics of certain classes of materials can be represented with great precision, it is still necessary to improve the methods and strategies in order to achieve more realistic computational modeling. In the present work, strategies are reported in a systematic way for the accurate representation of crystalline systems. The crystalline compound chosen for the study as a case test was BaMoO4, both because of its potential technological application and because of the low accuracy of the simulations previously reported in the literature. The computational models were carried out with the B3LYP and WC1LYP functionals selected from an initial set containing eight hybrid functionals in conjunction with an all-electron basis set. Two different strategies were applied for improving the description of the initial models, both involving atomic basis set optimization and Hartree-Fock exchange percentage adjustment. The results obtained with the two strategies show a precision of structural parameters, band gap energy, and vibrational properties never before presented in theoretical studies of BaMoO4. Finally, a flowchart of good calculation practices is elaborated. This can be of great value for the organization and conduction of calculations in new research
Connecting theory with experiment to understand the photocatalytic activity of CuO–ZnO heterostructure
(Elsevier, 2020-05) Oliveira, Marisa Carvalho de; Fonseca, V. S.; Andrade Neto, Nivaldo Ferreira da; Ribeiro, Renan Augusto Pontes; Silva, Elson Longo da; Lazaro, Sérgio Ricardo de; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio
Semiconductor based photocatalysis attracts wide attention because of its ability to directly utilize solar energy to degrade pollutants and convert energy, with heterojunction photocatalysts being good candidates for superior activity due to the spatial separation of photogenerated electron–hole pairs. Herein, CuO/ZnO heterostructures were successfully synthesized by a microwave-assisted hydrothermal method, with the structure, electronic and photocatalytic properties analyzed by means of experimental and theoretical methods. The X-ray diffraction patterns revealed that a CuO/ZnO heterostructure was formed, while FE-SEM analysis indicates the role of different morphologies for CuO, ZnO and CuO/ZnO heterostructures. The solar-driven photocatalytic mea-surements combined with DFT calculations indicate that CuO, as a p-type and narrow band-gap sensitizer, can make the n-type ZnO respond to visible light and promote the separation of photogenerated charge carriers by building a p-n heterogeneous structure. As a result, the CuO/ZnO heterostructure shows good promise for solar-driven photodegradation
Desenvolvimento de catalisadores de Ni e Co suportados em LaAIO3 para reforma a seco de metano: estudo da influência do Co na estabilidade e formação do coque
(2016-02-26) Carvalho, Alexandre Fontes Melo de; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; ; http://lattes.cnpq.br/4627731156656825; Motta, Fabiana Villela da; ; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; Pimentel, Patricia Mendonça; ; http://lattes.cnpq.br/9303372770390061; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo Cesar; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
Os graves problemas ambientais associados aos combustíveis fósseis ricos em carbono, como petróleo, carvão e gás natural, têm impulsionado diversas investigações na busca de alternativas para produção de fontes energéticas limpas e que possam reduzir os gases de efeito estufa como o CO2. Por isso, a reforma a seco de metano tem sido amplamente estudada para produção de hidrogênio. Em geral, essa reação ocorre à temperaturas acima de 600oC e é necessário o emprego de catalisadores à base de metais de transição do grupo 8. Um dos catalisadores mais usados é o Ni suportado em materiais, tais como óxidos de silício, aluminatos de magnésio e outros materiais naturais como diatomita, etc. O Ni vem sendo estudado em combinação com outros metais de transição e também com metais de terras raras, com o objetivo principal de diminuir os problemas de desativação por deposição de coque em sua superfície. Neste contexto, é importante que se trabalhe com suportes que sejam estáveis termicamente e quimicamente e, que não reajam com a fase ativa. Para tanto, o OBJETIVO GERAL deste trabalho foi estudar a influência do cobalto sobre o desempenho catalítico do níquel, quando estes estão suportados no LaAlO3 de estrutura tipo perovsquita. As fases ativas dos catalisadores foram impregnadas ao suporte por via úmida e o suporte catalítico foi previamente sintetizado via reação de combustão assistida por micro-ondas. Os materiais catalíticos obtidos foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e redução à temperatura programada (RTP). A técnica de análise termogravimétrica (TG) foi utilizada para estimar a quantidade coque formado após a reação de reforma a seco. A substituição parcial do níquel por cobalto não afetou à atividade catalítica, apresentando conversão de metano e CO2 independente do teor de Co utilizado. Já os resultados dos testes de estabilidade, a presença do Co influenciou significativamente na razão H2/CO, associada a formação de coque e a mudança da dinâmica das reações paralelas, como a reações de troca gás - água. O aumento da concentração de Co diminui o teor de coque. Em uma análise global o catalisador de níquel e cobalto desenvolvido nesse trabalho apresenta as melhores propriedades catalíticas para reação de reforma a seco de metano com baixa formação de coque, quando comparada com o catalisador de níquel apenas.
Development of ZnO/PDMS nanocomposite with photocatalytic/ hydrophobic multifunction
(Chemical Physics Letters, 2020-02) Nascimento, Maria Carolina Burgos Costa do; Santiago, Anderson de Azevedo Gomes; Gondima, Juliane Germano de Souza; Tranquilin, Ricardo Luis; Silva, Fabio S. da; Fernandez, Fernando Ferreira; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio
The polydimethylsiloxane (PDMS)/ZnO nanocomposite coatings were deposited on the borosilicate substrate by spray method. ZnO nanoparticles were synthesized by polyol method and further surface modification by functionalization with [(3-Aminopropyl)triethoxysilane] (APTS) in different concentrations (0.5, 1.0, and 1.5 ml). The results showed that there is an influence in the exposure to UV radiation and a decrease in the temperature, consequently presenting decreases in the contact angle of ZnO/PDMS nanocomposites. The 0.5 ml of APTS was the best design for ZnO/PDMS nanocomposite with photocatalytic and hydrophobic characteristics, showing a contact angle of 117° and 25% of MB discoloration in 90 min
Disclosing the structural, electronic, magnetic, and morphological properties of CuMnO2: a unified experimental and theoretical approach
(American Chemical Society, 2020-02-14) Santiago, Anderson de Azevedo Gomes; Tranquilin, Ricardo Luis; Oliveira, Marisa Carvalho de; Ribeiro, Renan Augusto Pontes; Lazaro, Sérgio Ricardo de; Corrêa, Marcio Assolin; Bohn, Felipe; Silva, Elson Longo da; Motta, Fabiana Villela da; Delmonte, Maurício Roberto Bomio
Precise control of the overall performance for solid-state materials is associated with morphological modulations which provide an alternative way to the rational design based on understanding the corresponding electronic structures of the exposed surfaces. Experimental and theoretical efforts were combined herein to elucidate the structural−property relationship of CuMnO2 nanoparticles from different morphologies. The microwave-assisted hydrothermal method was employed to synthesize these crystals with different morphologies, while first-principle quantum mechanical calculations were performed at the DFT level to obtain the structural, electronic, and magnetic properties of CuMnO2 surfaces. Our structural results have confirmed a monoclinic structure for crednerite-type CuMnO2 nanoparticles described by the Jahn−Teller-distorted octahedral [MnO6] clusters, which are connected by linear 2-fold [CuO2]. FE-SEM images combined with Wulff construction analyses indicated that CuMnO2 nanoparticles adopt a hexagonal nanoplate-like morphology which can enclose a major extent of the (100) surface with contributions from (101), (110), and (111) surfaces. Electronic structure and magnetic characterizations were discussed by the role of the corresponding electronic states of exposed surfaces which control the energy-level band diagram and spin density distribution. These results extend our fundamental understanding of the atomic processes which underpin the morphological modulations of the CuMnO2 material, thus creating a new path to obtain selected nanoparticles with desirable properties which optimize their applications
Efeito da adição de microfibras de lã de vidro na tenacidade à ruptura de pastas de cimento para poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-09-02) Paiva, Luanna Carla Matias; Martinelli, Antônio Eduardo; ; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; ; http://lattes.cnpq.br/7696301283355543; Freitas, Júlio Cezar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; Motta, Fabiana Villela da; ; http://lattes.cnpq.br/9918299069511517; Bezerra, Ulisses Targino;
Embora exista uma grande variedade de aditivos que atuam no estado fresco, para ajuste das propriedades do cimento, existe também uma busca por adições que melhorem a tenacidade do cimento no estado endurecido. Esta, por sua vez, pode comumente ser aumentada pela inserção de fibras, as quais agem na deflexão de microtrincas. Este trabalho tem como objetivo utilizar microfibras de lã de vidro (à base de sílica) como aditivo de reforço à matriz cimentícia, melhorando a tenacidade à ruptura, a fim de evitar a propagação de microfissuras na bainha cimentante comumente encontradas em poços de petróleo submetidos a altas temperaturas. As fibras foram adicionadas em diferentes teores, de 2 a 5% (BWOC), e variados tamanhos médios, obtidos variando o tempo de moagem de 90 s, 180 s, 300 s e 600 s. As pastas foram formuladas com densidade de 1,90 g/ cm3 (15,6 lb/gal), utilizando o cimento Portland CPP-Classe Especial como aglomerante hidráulico e 40% de sílica flour. A caracterização da fibra foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), granulometria por peneiramento, fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG). Foram realizados ensaios tecnológicos padronizados pela API (American Petroleum Institute) de reologia, estabilidade, água livre, resistência à compressão, bem como testes de energia de ruptura, módulo de elasticidade e permeabilidade. Os resultados da caracterização mostraram boa estabilidade térmica da microfibra de lã de vidro para aplicação em poços submetidos à injeção de vapor. A partir dos dados de granulometria, foi possível verificar que microfibras moídas até 300 s são ideais para agirem como reforço à pasta de cimento. Dos parâmetros reológicos, houve o comprometimento da viscosidade plástica quando foram inseridos comprimentos maiores de microfibra (F90). Os valores obtidos de água livre e estabilidade se apresentaram conformes à norma API. Das propriedades mecânicas, a incorporação de microfibra à pasta de cimento conferiu melhor tenacidade à ruptura, comparada a pasta de referência. Os valores obtidos de resistência à compressão, módulo de elasticidade e permeabilidade foram mantidos com relação à pasta padrão. Desse modo, pastas cimentícias reforçadas com microfibra de lã de vidro podem garantir boas aplicações em cimentação de poços de petróleo sujeitas à injeção de vapor, que exija o controle de microfissuras em virtude do gradiente de temperatura

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