<p>O controle e o entendimento do processo de sinterização é de grande destaque científico e tecnológico devido à inerente dependência entre as características de um material e sua micro/nanoestrutura. Entretanto, o crescente controle na produção de nanopartículas trouxe novos desafios à sinterização, especialmente na aplicação dos modelos clássicos de transporte de massa. Diante desses desafios, técnicas <italic>in situ</italic>de caracterização têm surgido para a investigação de processos físicos e químicos durante sua ocorrência, em especial a sinterização. Dentre essas técnicas, a microscopia eletrônica de transmissão <italic>in situ</italic> mostra-se um importante método na investigação do processo de sinterização pela visualização direta dos fenômenos envolvidos. Nesse trabalho é exposto a potencialidade da técnica pelo estudo da sinterização de nanopartículas de CeO₂ por microscopia eletrônica de transmissão <italic>in situ</italic> com a análise dos fenômenos de densificação, orientação cristalográfica e ligantes nas superfícies dessas partículas.</p>

<p>The control and the understanding of the sintering process are of utmost scientific and technological importance due to the intrinsic dependence of the characteristic of a a material on its micro/nanostructure. The increasing control of the production of nanoparticles led to new challenges to sintering, especially on the application of classical mass transport models. Taking this into account, in situ characterization techniques have been proposed to investigate physical and chemical processes that occur during sintering. Among those techniques, the in situ transmission electron microscopy (TEM) is an important characterization technique to investigating sintering enabling a direct observation of the phenomena occurring during sintering. In this work the potentiality to the study of CeO₂ nanoparticles by in situ TEM is reported, consisting on the analysis of the densification phenomenon, the crystallographic orientation and the binding species at the nanoparticle surface.</p>

Neste trabalho foram estudadas modificações da superfície de alumina com óxidos de metais alcalino-terrosos, usando o método dos precursores poliméricos. Os compostos modificados foram caracterizados por difração de raios X, adsorção-dessorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura. As propriedades catalíticas desses novos catalisadores foram avaliadas para a reação de transesterificação de óleo de babaçu. Foi observado que a reação de transesterificação de óleo de babaçu com metanol ocorreu com sucesso na presença das aluminas modificadas.

In this study, modifications of alumina surface with of alkaline earth metal oxides were studied, using the polymeric precursor method. The modified compounds were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption and scanning electron microscopy. The catalytical properties of these new catalysts were evaluated for the transesterification reaction of babassu oil. It is observed that the transesterification reaction of babassu oil with methanol was successfully carried out using the modified alumina samples.

O óxido de cério (céria) tem atraído atenção devido às suas importantes aplicações, como em células a combustível de óxido sólido, catalisadores de gases de exaustão de automóveis, catalisadores para a obtenção de hidrogênio, bloqueadores de raios ultravioleta, biomateriais, entre outros. Controlar os métodos de síntese da céria é de grande importância para explicar ou prever essas propriedades. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o crescimento de nanofitas de óxido de cério em um sistema hidrotérmico assistido por micro-ondas, no qual 8 min foram obtidas nanofitas com comprimentos próximos a 330 nm, em 130 ºC e pressão de 3 atm. Os resultados colaboram para pesquisas em reformadores para obtenção de etanol e/ou anodos de células combustíveis de óxido sólido.

Cerium oxide (ceria) has attracted attention because of its important applications such as solid oxide fuel cells, catalysts for automobile exhaust gas, catalysts to obtain hydrogen, UV blockers, biomaterials, etc.. Control methods for synthesis of ceria are of great importance to explain or predict these properties. Thus, the objective of this work was to study the growth of cerium oxide nanobelts in a microwave-assisted hydrothermal system, where in 8 min 330 nm nanobelts were obtained at 130 ºC and 3 atm. The results collaborate to the research on reformers for ethanol and/or solid oxide fuel cells anode.

Amorphous thin films of Pb1-xLaxTiO3 (with x=0, 13 and 27 mol %) were prepared by the polymeric precursor method and deposited by spin coating on glass substrates. The films were characterized by X-ray diffraction (XDR) and scanning electron microscopy (SEM) and the band gap energy of the amorphous PLT films was calculated from the UV-VIS spectra. The obtained values were compared to that theoretically calculated. The observed decrease of the band gap was attributed to increased density of defects in the amorphous structure. Futhermore photoluminescence (PL) at room temperature was observed for thin (PbLa)TiO3 films.

Varistores à base de SnO2 foram preparados pelo processo convencional de mistura de óxidos. As amostras foram sinterizadas a 1250 °C por 2 h. Os difratogramas obtidos por difração de raios X e as análises por microscopia eletrônica de varredura mostraram a presença de uma única fase. Altos valores de coeficientes de não-linearidade foram obtidos para estes sistemas, que apresentaram comportamento varistor semelhantes aos de ZnO comercial

SnO2-based varistor systems were prepared by conventional mixing in a ball mill. The samples were sintered at 1250 ºC for 2 h. X-ray diffraction and scanning electron microscopy results indicated that the system is single phase. High nonlinear coefficient values, which are characteristic of high-voltage and commercial ZnO varistors, were obtained for these SnO2-based systems. All the systems developed here have potentially promising varistor applications.

A degradação elétrica de varistores à base de SnO2 foi estudada e verificou-se que na temperatura de 220 ºC ocorreu a degradação do material. Suas características foram recuperadas quando tratadas em atmosfera de O2, o que mostra que esta atmosfera é fundamental para a característica do varistor.

The electric degradation of SnO2-based varistors has been studied and verified that the thermal runway happened at 220 ºC. The varistor characteristics are recovered when treated in O2-rich atmosphere showing the importance of this atmosphere for the varistor properties.

Este trabalho apresenta um estudo sistemático sobre a síntese e caracterização de pós de Na2TiSiO5. Foram estudadas as propriedades estruturais e morfológicas dos pós por intermédio de difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura. As amostras foram produzidas por meio de duas rotas sintéticas distintas baseadas em métodos tipo Pechini e submetidas a diferentes tratamentos térmicos. Medidas de espectroscopia Raman nas resinas poliméricas foram feitas visando verificar a influência das diferentes rotas utilizadas na síntese dos pós. Com os dados de difração de raios X foi feito um estudo da evolução das fases cristalográficas. A estrutura cristalina das amostras foi analisada por meio de refinamento Rietveld. Por fim, a morfologia dos compostos de Na2TiSiO5 foi examinada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostraram que é possível melhorar a qualidade das amostras de Na2TiSiO5 alterando-se a rota sintética utlizada.

This work presents a systematic study of the synthesis and characterization of Na2TiSiO5 compounds. We studied their structural and morphologic properties using X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. The samples were produced through two different synthetic routes, both based on Pechini method and heat treatments at different conditions. Raman spectroscopy measurements of the polymeric resins were performed in order to verify the influence of different routes on the obtained powders. The X-ray diffraction data were used to study the thermal evolution of the crystalline phases. The crystalline structures of the samples were analyzed by Rietveld refinement. Finally, the morphology of the Na2TiSiO5 compounds was investigated by scanning electron microscopy. Such results showed that the use of different synthetic routes allowed an improvement of the quality of Na2TiSiO5 samples.

Neste trabalho, alfa-alumina foi nanoencapsulada com óxido de lantânio usando um método sol-gel modificado. Um precursor polímero de lantânio foi usado para encapsular a alfa-Al2O3, dispersa em água. A influência da nanocápsula de óxido de lantânio na sinterização e microestrutura da alfa-alumina foi investigada usando-se técnicas de microscopia eletrônica. A microscopia eletrônica de varredura dos grãos nanoencapsulados revelou que compostos de lantânio precipitam no contorno de grão da alfa-Al2O3. A microscopia eletrônica de alta resolução mostrou claramente a formação de uma camada de La2O3 na superfície da alumina. A camada de La2O3 modifica o processo de sinterização da alumina pura. Em temperaturas elevadas ocorrem mudanças significativas na morfologia e microestrutura da alfa-alumina. Verificou-se que a camada amorfa de La2O3 reage com a alumina, resultando em LaAlO3, aumentando a temperatura de sinterização. A fase La2Al24,4O39,6 foi observada no material sinterizado.

alpha-alumina powder was nanocoated with lanthanum oxide by sol-gel like method. A lanthanum polymeric precursor was used to coat the alpha-Al2O3 dispersed in water. The influence of the lanthanum oxide nanocoating on the sintering and microstructure of alpha-alumina was investigated using electron microscopy techniques. Scanning electron microscopy (SEM) of these nanocoated grains revealed that the lanthanum oxide precipitates on the grain boundary of the alpha-alumina, at high temperature. High-resolution electron microscopy (HREM) observations clearly showed the formation of a La2O3 layer on the surface of the alpha-alumina. The La2O3 layer modified the sintering process of the pure alumina. At high temperatures significant modifications on the grain morphology and microstructure was observed. It was verified that an amorphous La2O3 layer reacts with the alpha-alumina grain, resulting in LaAlO3 and increasing the sintering temperature. The La2Al24,4O39,6 phase was observed.

The CO2 reforming of CH4 was carried out over Ni catalysts supported on γ -Al2O3 and CeO2-promoted γ -Al2O3. The catalysts were characterized by means of surface area measurements, TPR, CO2 and H2 chemisorption, XRD, SEM, and TEM. The CeO2 addition promoted an increase of catalytic activity and stability. The improvement in the resistance to carbon deposition is attributed to the highest CO2 adsorption presented by the CeO2 addition. The catalytic behavior presented by the samples, with a different CH4/CO2 ratio used, points to the CH4 decomposition reaction as the main source of carbon deposition.

Esmaltes semicondutores são utilizados no recobrimento de isoladores elétricos para evitar descargas superficiais nos isoladores, associadas a grandes diferenças de potencial, proporcionando uma melhora no desempenho sob poluição ambiental. Como os vidrados utilizados nas indústrias cerâmicas são isolantes, uma maneira de torná-los semicondutores é adicionando óxidos condutores. Misturou-se ao esmalte porcentagens variadas do pigmento condutor SnO2 dopado com 5% de Sb2O3. O esmalte foi aplicado sobre peças de porcelana a verde e queimado a 1250 ºC. Por microscopia eletrônica de varredura verificou-se que a concentração de pigmento na superfície das amostras é baixa e não influencia a condutividade elétrica. Na fratura, a porcentagem de pigmento ficou próxima de 35%. Assim, a superfície ficou com aspecto visual de ótima qualidade. A resistividade elétrica ocorreu pelo interior do vidrado, obtendo-se valores próximos de 10(4) Ohm.m.

Semiconductor glazes are employed on electrical insulators to avoid surface discharge under conditions of intense electric fields, providing better performance in polluted environments. Semiconductor enamels are of great interest for electrical insulator coatings to avoid surface discharges, related to large potential differences. This enhances the performance of the insulator under polluted environments. Glazes used in ceramic industries are not conductive. The addition of conductive oxides to the glaze composition results in a semiconductor enamel. Sb2O3-doped SnO2 was mixed with the enamel in different concentrations. The resulting enamel was applied over green porcelain and fired at 1250 ºC. Scanning electron microscopy characterization was performed and it was verified that the pigment concentration on the surface is low and does not affect the electrical conductivity. The pigment concentration on the fracture surface is approximately 35%. The insulator surface presents a high quality visual aspect and low surface roughness. The electrical resistivity is approximately 10(4) Ohm.m and occurs through the bulk of the glaze.

Filmes finos de LiNbO3 foram preparados pelo método dos precursores poliméricos e depositados por "spin coating" sobre substratos de safira (0001). Os filmes foram tratados em forno microondas doméstico a 400 ºC por 15 e 20 min. Um material com alta perda dielétrica (susceptor de SiC) foi usado para absorver energia das microondas e transformá-la em calor. Este calor foi transferido para o filme a fim de promover a sua cristalização. O susceptor foi posicionado acima do filme ou embaixo do substrato. Desta forma, a influência da direção do fluxo de calor na cristalização das amostras foi verificada. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia de força atômica e espectrofotometria (transmitância) na região UV-visível e o índice de refração foi determinado por elipsometria. O crescimento epitaxial foi observado para o filme com susceptor posicionado embaixo do substrato. Verificou-se que os grãos apresentaram crescimento aleatório quando o susceptor foi posicionado acima do filme. Os filmes apresentaram-se relativamente densos, homogêneos e lisos, com boas propriedades ópticas.

LiNbO3 thin films were prepared using a polymeric precursor solution deposited by spin coating on (0001) sapphire substrate. Heat treatment of the films was carried out in a microwave oven at 400 ºC for 15 and 20 min. A SiC susceptor (material with high dielectric loss) was used to absorb microwave energy and transfer the heat to the film in order to promote crystallization. The susceptor was placed above the film or below the substrate. Thus, the influence of the heat flux direction on the sample crystallization was verified. The films were characterized by X-ray diffraction, atomic force microscopy and spectrophotometry (transmittance) in the UV-Visible region and the refractive index was determined with an ellipsometer. The epitaxial growth was observed for the film with the susceptor placed below the substrate. Random growth was verified when the susceptor was placed above the film. The films were relatively dense, homogeneous and smooth with good optical properties.

Discutiu-se a fotoluminescência para o tungstato de cálcio amorfo, observada à temperatura ambiente. Verificou-se que há concordância entre os resultados experimentais e teóricos. Neste trabalho foram simuladas as estruturas cristalinas e amorfas do tungstato de cálcio (CaWO4), comparando-se as respectivas estruturas eletrônicas. Os resultados dos cálculos teóricos indicam a formação de novos níveis de energia na banda de valência e de condução do amorfo. Estes níveis eletrônicos extras são os responsáveis pela formação da cauda na curva do espectro de absorção. Correspondentemente, medidas experimentais de absorção óptica mostraram a presença da cauda, com relação ao espectro do cristalino. Desta forma, pode-se interpretar a formação da cauda, como sendo associada aos defeitos promovidos na estrutura desordenada do material amorfo.

We discuss the nature of visible photoluminescence at room temperature in amorphous calcium tungstate taking into account the results of recent experimental and quantum mechanical theoretical studies. Our investigation of the electronic structure involved the use of first-principle molecular calculations to simulate the variation of the electronic structure in the calcium tungstate crystalline phase, which is known to have a direct band gap, and we also made an in-depth examination of amorphous calcium tungstate. The results of our theoretical calculations of amorphous calcium tungstate indicate that the formation of threefold coordination in the amorphous system may introduce delocalized electronic levels in the HOMO (highest occupied molecular orbital) and the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital). These delocalized electronics levels are related to the formation of a tail in the absorbency spectrum curve. The results indicate that amorphous calcium tungstate has the conduction band near the band gap dominated by Ca states contribution. Experimental optical absorption measurements showed the presence of a tail. These results are interpreted by the nature of these exponential optical edges and tails, associated with defects promoted by the disordered structure of the amorphous material. We associate them with delocalized states in the band gap.

Nanofitas de óxido de estanho com diferentes estados de oxidação foram produzidas pelo método de redução carbotérmica a 1260 ºC. As nanoestruturas foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por dispersão de energia de raios X. O controle do estado de oxidação das nanoestruturas foi feito pela variação da atmosfera de síntese dentro do forno. Em atmosferas sem oxigênio os materiais obtidos foram nanofitas de SnO e de SnO2, enquanto em atmosferas com oxigênio (aproximadamente 10%) obteve-se apenas o crescimento de nanofitas de SnO2.

Tin oxide nanobelts in different states of oxidation were produced by carbothermal reduction at 1260 ºC. The nanostructures were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The state of oxidation of the nanostructures was controlled by the synthesis atmosphere inside the furnace. The materials obtained in atmospheres without oxygen were SnO and SnO2 nanobelts, while atmospheres with oxygen (about 10%) only allowed for the growth of SnO2 nanobelts.

A proposta deste trabalho foi o estudo e a obtenção de uma cerâmica densa à base de SnO2 dopada com CoO, Ta2O5 e diferentes concentrações de Pr2O3. Os sistemas apresentaram elevados valores de densidade relativa, e propriedades não ôhmicas. A adição de Pr2O3 proporcionou um aumento no número de barreiras efetivas dos sistemas melhorando o valor do coeficiente de não-linearidade e aumentando o do campo de ruptura. Pelas medidas de espectroscopia de impedância, calculou-se a altura e a largura da barreira de potencial para os sistemas, mostrando que os resultados estão de acordo com a resposta em corrente contínua.

The purpose of this work was to study and prepare SnO2-based dense ceramics doped with CoO and Ta2O5 and different concentrations of Pr2O3. The systems displayed high values of relative density and nonohmic properties. The addition of Pr2O3 caused the number of effective barriers of the systems to increase, improving the value of the nonlinear coefficient, and increasing the breakdown electric field. The height and the width of the potential barriers, which were determined by impedance spectroscopy measurements, indicated that the results are in agreement with the direct current response.

Neste trabalho, nanopartículas de SnO2 foram obtidas pelo método do precursor polimérico e caracterizadas por difração de raios X, isotermas de adsorção-dessorção, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão. Apenas a fase cassiterita (tetragonal) foi observada. O material obtido apresenta com alta área superficial e porosidade. Estas características são pré-requisitos para um bom sensor de gás. A sensibilidade ao NOx para o SnO2 foi estudado na faixa de temperatura compreendida entre 200 e 500 ºC. Observou-se uma baixa sensibilidade entre 200 e 350 ºC, porém, a partir de 400 ºC ocorreu um aumento de três vezes na sensibilidade do sensor. A máxima sensibilidade ocorreu em 400 ºC, com um tempo de resposta de 730 s.

In this work SnO2 nanoparticles were obtained by the polimeric precursor method and characterized by X-ray diffraction, gas adsorption and desorption isotherms, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Only the cassiterite (tetragonal) phase was observed. The obtained material presents a high surface area and high porosity. These characteristics are prerequisites for a good gas sensor. The NOx sensibility was studied in the temperature range between 200 and 500 °C. A low sensibility between 200 to 350 °C is also observed; however, starting from 400 °C, an increase of three times in the sensor sensibility occurs. The maximum sensibility was measured at 400 °C with a response time of 730 s.