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Silicon oxycarbide glasses (SiOC) are a class of amorphous materials with a similar silica glass structure, in which oxygen atoms are partially replaced by tetracoordenated carbon atoms. The presence of carbon atoms covalently bound to the silicon atoms creates a more interconnected structure with better strength, and excellent chemical stability than conventional silica. SiOCs are easily prepared by the pyrolysis of polysiloxanes and can potentially be implemented in several technological applications that require high temperatures. This paper mainly addresses the preparation, structure, and properties of SiOC. Furthermore, potential applications of SiOC are also introduced.

Colloidal semiconductor nanocrystals, also known as quantum dots, have attracted great attention since they have interesting size-dependent properties due to the quantum confinement effect. These nanoparticles are highly luminescent and have potential applications in different technological areas, including biological labeling, light-emitting diodes and photovoltaic devices. The synthetic methods of semiconductor nanocrystals have progressed in the last 30 years, and several protocols were developed to synthesize monodisperse nanocrystals with good optical properties, different compositions and morphologies. This review describes the main methods used to synthesize nanocrystals in the II-VI and III-V systems, and the recent approaches in this field of research.

O tratamento químico de nanotubos de carbono (NTC) é necessário para aprimorar suas propriedades, aplicações e remover impurezas. O tratamento, com ácidos fortes como H2SO4 e HNO3 tem sido a alternativa mais utilizada. A mistura desses ácidos fortes produz espécies eletrofílica NO2+, íon nitrônio, que é um potencial agente oxidante, cuja concentração depende da proporção da mistura H2SO4:HNO3. Neste trabalho, a interação entre o íon nitrônio e o nanotubo de carbono de camada única (SWCNT, do inglês Single-Walled Carbon Nanotube) foi explorado experimental e computacionalmente. Experimentalmente a solução H2SO4:HNO3 foi analisada em proporções diferentes (1:1, 2:1, 5:2, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1 e 8:1 v/v) e a concentração de íon nitrônio foi obtida utilizando-se uma curva analítica construída com uma solução padrão de NO2BF4 em H2SO4. Todas as espécies na mistura ácida foram caracterizadas por espectroscopia Raman. Os resultados mostraram que a concentração do íon nitrônio na mistura ácida varia de 0 até 4,53 mol/L. As misturas 2:1, 5:2 e 3:1 foram então utilizadas para a oxidação química de SWCNT por 4, 8 e 12 horas. As amostras finais foram analisadas por espectroscopia Raman, análise termogravimétrica (TG) e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS). Dentre os resultados, foram observados por meio da espectroscopia Raman uma alta desordem estrutural no sistema após a oxidação, com significativas mudanças nos modos de respiração radial (RBM), como o desaparecimento de bandas de tubos com pequenos diâmetros, além do aumento dada razão ID/IG de 0,027 para 0,59 em tubos oxidados com a mistura 3:1. As análises TG mostraram um aumento na temperatura de decomposição dos tubos em, pelo menos, 30ºC se comparado às amostras padrão, sugerindo um significativo grau de oxidação. Os resultados de EDS apontaram um aumento considerável na quantidade de oxigênio, passando de 7% para 20%, aumentando com o aumento do tempo de reação e com a concentração do íon nitrônio. Computacionalmente a interação entre o íon nitrônio e o SWCNT foi estudada através de cálculos de mecânica quântica. Foram analisados modelos do tipo armchair (5,5), sendo um tubo perfeito (P) e dois outros contendo defeitos do tipo Stone-Wales (SW) e monovacância (V1) para modelar regiões distintas na superfície do nanotubo. Para os modelos P e SW, o grupo funcional éter (COC) foi obtido como um produto principal, com um epóxido (CCO) encontrado como um intermediário de reação. As barreiras de energia livre de Gibbs foram de 31,7 kcal.mol-1 (P) e 37,8 kcal.mol-1 (SW) em solução aquosa à 298,15 K e 1 atm. O mecanismo envolvendo o modelo V leva à obtenção de uma carbonila (CO) como produto principal, formado espontaneamente através da adsorção do íon NO2+. O mecanismo de alta energia também foi descrito no modelo V, passando por um estado de transição, caracterizado como um anel do tipo oxaziridina. Através deste caminho um grupamento do tipo alcóxido (CO-) é formado inicialmente e reage com um carbono vizinho, produzindo um grupo funcional do tipo éter (COC). A energia livre de Gibbs de ativação foi de 4,5 e 11,2 kcal.mol-1 para primeiro (CO-) e segundo (COC) passos, respectivamente. Os resultados reportados sugerem o início da oxidação em meio ácido através da região de vacância, com primeira oxidação levando a uma carbonila, seguida das reações nos defeitos topológicos (P e SW) na superfície com a formação de um éter (COC) como principal produto. The chemical treatment of carbon nanotubes (CNT) is necessary to improve their properties, applications and to remove impurities. Treatments with strong acids as H2SO4 and HNO3 is the mostly used alternative. The mixture of these strong acids produces the electrophilic species NO2+, the nitronium ion that is a potential oxidizing with concentration depending on the H2SO4:HNO3 proportion. In this work the interaction between the nitronium ion and a single-walled carbon nanotube (SWCNT) was explored experimentally e theoretically. Experimentally, the H2SO4:HNO3 solution was analyzed at different proportions (1:1, 2:1, 5:2, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1 and 8:1 v/v) and the nitronium ion concentration obtained using a calibration plot constructed from a standard solution of NO2BF4 in H2SO4. All the species in the acid mixture were characterized by Raman spectroscopy. The results showed that the concentration of nitronium ion in the acid mixtures varied from 0 to 4.53 mol/L. The mixtures 2:1, 5:2 and 3:1 were then used for the chemical oxidation of single-walled CNT for 4, 8 and 12 hours. The final samples were analyzed by Raman spectroscopy, thermal gravimetric analysis (TGA) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). It was observed by Raman spectroscopy a higher structural disorder in the system after the oxidation, with significant changes in RBM modes, such as disappearance of bands of small diameter tubes, and in the ID/IG ratio, which increases from 0.027 until 0.59 to CNT oxidized with 3:1 mixture. The TGA showed an increase in the temperature of the tube decomposition of at least 30ºC relative to the pristine form, suggesting a significant oxidation degree. The EDS data point to considerable increase of the oxygen amount from 7% to at least 20%, increasing with the reaction time and nitronium ion concentration. Theoretically the interaction between nitronium ion and SWCNT was studied by quantum mechanical calculations. In addition to the pristine (P) form of an armchair (5,5) SWCNT, two other species containing Stone-Wales (SW) and mono-vacancy (V1) defects were considered in order to model the distinct defective regions on the carbon nanotube surface. For the P and SW regions, the ether (COC) functional group was predicted as the main product, with an epoxide (CCO) found as a reactive intermediate. The Gibbs free energy barriers were predicted to be 31.7 (P) and 37.8 kcal mol-1 (SW) in aqueous solution at 298.15 K and 1 atm. The mechanism involving the V1 region leads to the carbonyl group (CO) as the main product, which is formed spontaneously upon NO2+ adsorption without energy barrier. A higher energy mechanism was also described for V1 region, passing through a transition state characterized as an oxaziridine-like ring. Through this pathway an alkoxy (CO-) is firstly formed and reacts with the neighbor carbon yielding the ether (COC) functional group. The activation Gibbs free energies were 4.5 and 11.2 kcal mol-1 for the first (CO- formation) and second (COC formation) steps, respectively. The results reported here suggest that at the beginning of oxidation in acid medium, the vacancy regions (V) are firstly oxidized leading to the carbonyl (CO) functional groups, followed by reactions at the topological defective parts (P and SW) of the tube surface where the ether (COC) function is the main product.

As técnicas de análise térmica, como a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) são técnicas bem conhecidas utilizadas na caracterização físico-química de diferentes materiais. O presente trabalho descreve duas diferentes aplicações das análises térmicas: fraudes de alimentos e estudo de pré-formulação farmacêutica. Na primeira aplicação, em fraude de alimentos, foi realizado o estudo da detecção de adulteração do café por milho. As fraudes em café moído têm a finalidade de gerar mais lucro, mas também afeta a sua qualidade e altera suas propriedades nutricionais. Neste caso a adulteração do café por milho foi detectada e quantificada utilizando DSC e Espectroscopia no Infravermelho juntamente com modelos PCA (Análise de Componentes Principais) e PLS (Quadrados Mínimos Parciais). O nível de adulteração utilizada foi de 0,5 a 40% (m/m). Os modelos PCA foram capazes de diferenciar amostras adulteradas de não adulteradas, inclusive em níveis inferiores a 1% (m/m) de adulterante. Os modelos PLS apresentaram boa correlação entre os valores previstos e de referência, com RMSECV (Erro quadrático médio de validação cruzada) inferior a 3,5% para o modelo construído com os dados de DSC, e 2,7% para o modelo com dados de Espectroscopia no Infravermelho. A segunda aplicação envolve estudos de pré-formulação farmacêutica, tendo como alvos os fármacos besilato de anlodipino e olmesartana medoxomila. Ambos são medicamentos antihipertensivos que podem ser administrados isoladamente, em monoterapia, ou em associação farmacêutica. No desenvolvimento de um novo medicamento é necessário o conhecimento de propriedades físico-químicas do fármaco e dos excipientes envolvidos, e a estabilidade da formulação, a fim de que o novo medicamento não tenha suas propriedades e características alteradas ao longo do tempo, garantindo a segurança, eficácia e qualidade do produto. Primeiramente, os dados obtidos por DSC foram utilizados para determinar os parâmetros termocinéticos e termodinâmicos dos fármacos, e realizar o estudo de compatibilidade fármaco-excipiente, pela análise de misturas binárias 1:1 (m/m) dos fármacos e excipientes. Por FTIR com aquecimento foram analisadas misturas binárias 1:1 (m/m) dos fármacos e excipientes, e misturas ternárias 1:1:1 (m/m) contendo os fármacos anlodipino e olmesartana, e excipientes. Misturas binárias de cada fármaco com os excipientes na proporção 1:1 (m/m), e misturas ternárias, contendo os fármacos: besilato de anlodipino e olmesartana medoxomila, e excipientes na proporção 1:4:5 (m/m/m), foram analisadas por HPLC (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência) logo após o seu preparo e após serem armazenadas em câmara de estabilidade a 40±1 ºC e 75±5% de umidade relativa (UR) por 3 e 6 meses, e a 40±1 ºC a seco por 3 e 6 meses, com a finalidade de confrontar os resultados obtidos por DSC e FTIR. Os excipientes testados foram amido pré-gelatinizado, celulose, croscarmelose sódica, estearato de magnésio, álcool polivinílico, dióxido de titânio, talco, polivinilpirrolidona, lactose e polietilenoglicol. De acordo com os resultados obtidos por DSC, FTIR com aquecimento e HPLC foi possível observar que as condições de armazenamento são cruciais para a estabilidade da formulação. Sendo que em todos os casos o anlodipino se mostrou incompatível com o amido, a olmesartana com o PVP e lactose, e a associação farmacêutica com amido, celulose, croscarmelose, estearato de magnésio, álcool polivinílico, PVP, lactose e PEG. The thermal analysis techniques such as Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG) and Differential Thermal Analysis (DTA) are well-known techniques used in the physical-chemical characterization of different materials. The present work describes two different applications of thermal analysis: fraud in food and pharmaceutical pre-formulation study. In the first application, in food fraud, the study of the detection of coffee adulteration by corn was carried out. The adulteration of ground coffee has the purpose of generate higher profits, but also affects tis quality and changes its nutritional properties. In this case the adulteration of coffee by corn was detected and quantified using DSC and Infrared Spectroscopy coupled to PCA (Principal Component Analysis) and PLS (Partial Least Squares) models. The level of adulteration used was between 0.5 to 40% (w/w). The PCA models were able to differentiate adulterated samples from unadulterated ones, even at levels lower than 1% (w/w) of adulterant. PLS models showed a good correlation between predicted and reference values, with RMSECV (Root Mean Square Error of Cross-Validation) lower than 3.5% for the model constructed with DSC data, and 2.7% for the model with infrared spectroscopy data. The second application involves pharmaceutical preformulation studies with the drugs amlodipine besylate and olmesartan medoxomil. Both of drugs are antihypertensives that can be administrated alone, in monotherapy, or in pharmaceutical association. In the development of a new drug is required knowledge of the physicochemical properties of the drug and excipients involved, and the formulation stability, so that the new product does not have properties and characteristics change over time, guaranteeing the safety, efficiency and product quality. At first, DSC data were used to determine the thermokinetic and thermodynamic parameters of the drugs and to perform the drug-excipient compatibility study by analyzing binary mixtures of the drugs and excipients 1:1 (w/w). Binary mixtures of drugs and excipients 1:1 (w/w), and ternary mixtures containing the drugs amlodipine and olmesartan, and excipients 1:1:1 (w/w/w) were analyzed by FTIR with heating. Binary mixtures of each drug with excipient in a proportion of 1:1 (w/w), and ternary mixtures, containing drugs: amlodipine besylate and olmesartan medoxomil, and excipients in a proportion of 1:4:5 (w/w/w), were analyzed by HPLC (High Performance Liquid Chromatography) immediately after preparation and after being stored in stability chamber at 40±1 ºC and 75±5% of relative humity (RH) for 3 and 6 months, and at 40±1 ºC and dry conditions for 3 and 6 months, in order to compare the results obtained by DSC and FTIR. The excipients tested were pregelatinized starch, cellulose, croscarmellose sodium, magnesium stearate, polyvinyl alcohol, titanium dioxide, talc, polyvinylpyrrolidone, lactose and polyethylene glycol. According to the results obtained by DSC, FTIR with heating and HPLC it was possible to observe that the storage conditions are crucial for the stability of the formulation. In all cases, amlodipine proved to be incompatible with starch, olmesartan with PVP and lactose, and the pharmaceutical association with starch, cellulose, croscarmellose sodium, magnesium stearate, polyvinyl alcohol, PVP, lactose and PEG. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Dois novos adsorventes híbridos orgânico-inorgânicos a base de poli(dimetilsiloxano) (PDMS) e metacrilato de 2-(dimetilamino)etila (DMAEMA) foram preparados e aplicados na remoção de íons cobre(II) em meio aquoso. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios de intumescimento e ressonância magnética nuclear (RMN). Redes poliméricas semiinterpenetrantes (semi-IPNs) foram obtidas numa razão em massa de 1:0,5 entre PDMS:PDMAEMA em razões molares de 1:0,4 e 1:1 entre PDMS e o agente reticulante (3-cloropropil)trimetoxissilano (CPTMS). Somente a rede com a maior quantidade de CPTMS foi estável em água. Esta semi-IPN foi capaz de adsorver cerca de 34% em massa de água, indicando que foi obtido um material com maior caráter hidrofílico. Os resultados dos experimentos de adsorção de íons cobre(II) à temperatura ambiente evidenciam uma elevada dependência do pH, atingindo a capacidade de remoção de 0,40 mmol g-¹ num pH = 5 no prazo de 36 h. O sistema adsorvente-adsorvato foi descrito pelo modelo cinético de pseudoprimeira ordem e modelo de adsorção de Sips. Além disso, os testes de reutilização sugeriram que a semi-IPN PDMS/PDMAEMA tem um potencial como adsorvente reciclável no tratamento de sistemas aquosos. O segundo adsorvente híbrido foi preparado por uma policondensação entre poli(dimetilsiloxano) com terminações silanóis e grupos metóxidos de um copolímero, o poli[viniltrimetoxissilano-co-metacrilato de 2-(dimetilamino)etila]. Este adsorvente atingiu o equilíbrio de intumescimento com 23 % em massa de água, após aproximadamente 18 dias. Nos estudos de adsorção, a saturação dos sítios ativos do material foi observada em pH = 5, após 3 dias, onde cada grama de material foi capaz de adsorver 0,48 mmol de íons cobre(II). Os modelos de ordem fracionária e de Sips forneceram os melhores ajustes para os dados experimentais nos estudos cinéticos e de equilíbrio, respectivamente. Além disso, a reutilização para este adsorvente híbrido orgânico-inorgânico reticulado foi estudada por ciclos de usoregeneração, sem perda significativa em sua atividade inicial. Two novel organic-inorganic hybrid adsorbents based on poly(dimethylsiloxane) (PDMS) and 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA) were prepared and applied for the removal of copper(II) ions in aqueous media. The materials were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), swelling measurements and nuclear magnetic resonance (NMR). Semi-interpenetrating polymer networks (semi-IPNs) were prepared with 1:0.5 weight ratio for PDMS:PDMAEMA in 1:0.4 and 1:1 molar ratios of PDMS and the crosslinker agent (3-chloropropyl)trimethoxysilane (CPTMS), respectively. Only the network with the highest amount of CPTMS was stable in water. This semi-IPN was able to adsorb about 34 % in mass of water, indicating that was obtained a material with higher hydrophilic character. The adsorption experiments results of copper(II) ions at room temperature reveal a high pH-dependence, reaching uptake capacity of 0.40 mmol g-¹ at pH 5 within 36 h. The adsorbent-adsorbate system was described by the pseudo-first order kinetic model and Sips adsorption model. Furthermore, reuse experiments suggested that PDMS/PDMAEMA semi-IPN could be a potential recyclable adsorbent in the treatment of aqueous systems. The second hybrid adsorbent was prepared by the polycondensation of poly(dimethylsiloxane) containing silanol terminals groups and methoxy groups of a previous prepared copolymer, the poly[vinyltrimethoxysilane-co-2-(dimethylamino)ethyl methacrylate]. This adsorbent reached the swelling equilibrium at 23 % in mass of water, after approximately 18 days. The saturation of the active sites of the material was observed at pH 5, after 3 days, with each gram of material capable of adsorbing 0.48 mmol of copper(II) ions. The fractionaryorder and Sips model provided the best fit to the experimental data in kinetic and equilibrium studies of the adsorption process, respectively. Moreover, the reusability for this cross-linked organic–inorganic hybrid adsorbent was studied through usage-regeneration cycles without significant loss in its initial activity. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A pré-formulação farmacêutica é uma importante etapa na pesquisa e desenvolvimento de novas formulações. A aplicação de técnicas termoanalíticas nessa etapa tem se ampliado, em particular a calorimetria exploratória diferencial (DSC), sendo descrita como uma técnica rápida e apropriada para o controle de qualidade e o desenvolvimento de novos medicamentos. Neste trabalho a análise térmica e outras técnicas complementares foram aplicadas em estudos de préformulação como a caracterização de fármacos, o estudo de compatibilidade fármaco-excipiente e o desenvolvimento e avaliação de dispersões sólidas. O antihistamínico desloratadina (DL) foi completamente caracterizado utilizando seis diferentes técnicas analíticas. Estudos de compatibilidade fármaco-excipiente também foram conduzidos para esse fármaco e os excipientes estudados foram o fosfato de cálcio dibásico anidro, celulose microcristalina, amido de milho, talco farmacêutico, manitol, estearato de magnésio, polivinilpirrolidona K25 (PVP), ácido esteárico e lactose anidra. Os resultados de DSC sugeriram que os excipientes celulose microcristalina, estearato de magnésio, ácido esteárico e lactose anidra apresentam possíveis interações com o princípio ativo através do desaparecimento ou da alteração na entalpia de fusão do fármaco. Na análise por cromatografia líquida esses resultados foram confirmados pelo aparecimento de picos correspondentes a produtos de degradação nas amostras das misturas contendo esses excipientes. O hormônio etinilestradiol (EE) foi caracterizado e diferentes processos para desenvolvimento de uma dispersão sólida deste com excipientes farmacêuticos foram avaliados utilizando a técnica de DSC e PXRD. Os resultados evidenciaram que os processos envolvendo o uso geral de solventes combinados com excipientes como o PVP foram eficazes para garantir a dispersão sólida do princípio ativo EE, fator importante para aumentar a solubilidade e homogeneidade do fármaco em formulações farmacêuticas sólidas. Pre-formulation is an important stage in the research and development of new pharmaceutical formulations. The application of thermoanalytical techniques has been extended, in particular the differential scanning calorimetry (DSC), which is described as fast and suitable for quality control and development of new drugs. The aim of this study was to apply the thermal analysis and complementary techniques in pre-formulation studies as characterization of drugs, the compatibility study of drugexcipient and development and evaluation of solid dispersions. Desloratadine (DL), an antihistamine which has been widely used to treat allergic symptoms and stand out from other drugs in this therapeutic class by not showing sedative effects was fully characterized using six different techniques. Compatibility studies drug-excipient was also conducted. The excipients studied were dibasic calcium phosphate anhydrous, microcrystalline cellulose, corn starch, talc pharmaceutical, mannitol, magnesium stearate, polyvinylpyrrolidone K25 (PVP), stearic acid and anhydrous lactose. The DSC results suggested that the excipients microcrystalline cellulose, magnesium stearate, stearic acid and anhydrous lactose have possible interactions with the active ingredient through the disappearance or the change in enthalpy of fusion of the drug. In liquid chromatography analysis these results were confirmed by the appearance of peaks corresponding to the degradation products in the samples containing mixtures of these excipients. Ethinyl estradiol (EE) is an estrogenic component in oral contraceptives. It is present small dosages, difficult of low solubility and content uniformity. In this study, several processes to development of a solid dispersion with pharmaceutical excipients were evaluated using the technique of PXRD and DSC. The results showed that the process involving the use of solvents generally combined with excipients such as PVP have been effective in ensuring the dispersion of solid active ingredient EE, an important factor to increase the solubility and homogeneity of the drug in solid dosage formulations. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

The thermodynamics of adsorption of phenolic compounds and azo dyes onto multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) was evaluated by isothermal titration calorimetry (ITC). The adsorption isotherms of phenolic compounds presented non-linearity and good fitness of the Langmuir and Freundlich models to experimental data. The maximum adsorption capacity of phenols followed the order: phenol < 4-chlorophenol < 2-methylphenol. The changes of standard Gibbs free energy of adsorption (ΔadsGo), standard enthalpy of adsorption (ΔadsH°) and standard entropy of adsorption (ΔadsS°) were determined and the adsorption of all phenolic compounds was spontaneous, with the following order of the decrease of ΔadsGo: phenol < 2-methylphenol < 4- chlorophenol. Microcalorimetric measurements revealed that phenolic compounds adsorption is enthalpically driven and values of ΔadsH are on the magnitude of hydrogen bonds. Hydrogen bonds are supposed to be the driving force for the adsorption process of phenolic compounds onto MWCNT. The inductor effect, caused by the functional groups (CH3, H and Cl) presented in 2-methylphenol, phenol and 4- chlorophenol, respectively, builds different interactions between oxygenated functional groups on the MWCNT surface and phenolic hydroxyls (OH) and the resonance effects can be the reasons for distinct values of ΔadsH. The adsorption of acid yellow 42 (AY), acid black 210 (AB) and acid green 68:1 (AG) onto MWCNT presented isotherms with non-linear shapes, with good fitness of Langmuir model and following the order of adsorption: AG < AB < AY. The adsorption of all azo dyes onto MWNCT was spontaneous, endothermic and entropically driven, according to values of ΔadsH° and ΔadsS° estimated from van t Hoff approximation. The amount of azo dyes adsorbed increased proportionally with ionic strength and adsorption of AY onto MWCNT decreased when the surface of the carbon nanotubes is oxidized. These observations suggest a heterogeneous surface on MWCNT. The thermodynamic properties obtained by isothermal titration calorimetry differ from those estimated by van t Hoff approximation, and show that the adsorption of azo dyes onto MWCNT is an exothermic process. The adsorption of AB, AG and AY is enthalpically driven with ΔadsS° influence on the spontaneity of AY adsorption process. Electrostatic interactions and π-π dispersion forces may occur simultaneously in order to explain the general mechanism of azo dyes adsorption and the intensity of these interactions are dependent of the chemical structure of the azo dye. This work shows, for the first time, that the microcalorimetry describes the surface heterogeneity of MWCNT and, proves that the different sites of adsorption on the MWCNT surface interact distinctly with the molecules of the adsorbates, with intensities of interaction dependent of the chemical structure of the adsorbed compound. A termodinâmica de adsorção de compostos fenólicos e azocorantes em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) foi avaliada por microcalorimetria de titulação isotérmica. As isotermas dos fenóis apresentaram tendências não-lineares e os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich ajustaram-se aos dados experimentais. A capacidade de adsorção máxima mostra que a ordem de adsorção é: fenol < 4- clorofenol < 2-metilfenol. Os valores de variação de energia livre de Gibbs padrão de adsorção (ΔadsGo), variação de entalpia padrão de adsorção (ΔadsH°) e de variação de entropia padrão de adsorção (ΔadsS°) na adsorção dos fenóis em MWCNT mostraram que o processo é termodinamicamente espontâneo com ordem de espontaneidade de: fenol < 2-metilfenol < 4-clorofenol. Os resultados de microcalorimetria mostraram que os três processos são entalpicamente dirigidos e, os valores de ΔadsH são da ordem daqueles atribuídos a interações de ligação de hidrogênio. O efeito de indução, causado pela presença de grupos funcionais (CH3, H e Cl) em 2-metilfenol, fenol e 4-clorofenol, respectivamente, proporciona diferentes interações dos grupos funcionais oxigenados na superfície dos MWCNT através das hidroxilas (OH) fenólicas e efeitos de ressonância, resultando em valores distintos de ΔadsH. A adsorção dos azocorantes acid yellow 42 (AY), acid black 210 (AB) e acid green 68:1 (AG) em MWCNT apresentou isotermas não-lineares às quais o modelo de isoterma de Langmuir se ajusta e a ordem de adsorção é AG < AB < AY. A adsorção de todos os azocorantes em MWCNT foi termodinamicamente espontânea e as propriedades termodinâmicas estimadas a partir da aproximação de van t Hoff mostraram que o processo é endotérmico e entropicamente dirigido. A adsorção dos azocorantes em MWCNT mostrou-se diretamente proporcional à força iônica do meio enquanto a adsorção AY em MWCNT sofreu redução com a oxidação da superfície dos nanotubos de carbono. Estas observações sugerem que a natureza da superfície dos MWCNT seja heterogênea. As propriedades termodinâmicas obtidas pela microcalorimetria mostraram que, contradizendo os dados obtidos pela aproximação de van t Hoff, a natureza da adsorção em MWCNT é exotérmica para os três azocorantes. Além disso, a adsorção de AB e AG é entalpicamente dirigida, enquanto que para a adsorção de AY, tanto ΔadsH° quanto ΔadsS° contribuem para a espontaneidade do processo. Interações eletrostáticas e de forças de dispersão π-π podem ocorrer simultaneamente, explicando o mecanismo geral da adsorção, e a intensidade dessas interações depende da estrutura química do azocorante. Este trabalho mostra, pela primeira vez, que a técnica de microcalorimetria descreve a heterogeneidade da superfície dos MWCNT, evidenciando que os diferentes sítios de adsorção da superfície dos MWCNT interagem com os adsorvatos de maneiras distintas, dependendo da estrutura química do composto adsorvido.

Este trabalho teve como objetivo aplicar técnicas de análise térmica no estudo de compatibilidade fármaco-excipiente de losartano potássico (LST) - um antihipertensivo, da classe dos antagonistas dos receptores de angiotensina II, empregado no tratamento da hipertensão. Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Difração de raios X em pó, Espectrometria de Absorção na Região do Infravermelho Médio e Microscopia Eletrônica de Varredura foram empregadas na caracterização de losartano potássico. Com a finalidade de avaliar possíveis interações existentes entre os componentes de cada mistura binária 1:1 losartano-excipiente, os excipientes e cada mistura foram avaliados por Difração de raios X em pó, TG, DSC e Espectroscopia Raman. Os excipientes estudados foram o amido, lactose monohidratada (LAC), estearato de magnésio (EM), hidroxipropilcelulose (HPC), croscarmelose sódica (CS), polivinilpirrolidona (PVP), talco, celulose microcristalina (CM), talco, hidroxietilcelulose (HEC), carboximetilcelulose (CMC) e povidona (PD). Os resultados de DSC e TG sugeriram que os excipientes HEC, LAC, CS, HPC, EM, PVP apresentam possíveis interações com LST que foi confirmado através do desaparecimento ou do deslocamento do evento de transição cristalina do fármaco. O estudo de compatibilidade empregando Difração de raios X em pó indicou que LST se manteve na forma polimórfica I mesmo na presença dos excipientes analisados, exceto quando mistura ao talco. As análises por Espectroscopia Raman evidenciaram incompatibilidade química com os excipientes EM, CMC, LAC e HEC. Foram preparados comprimidos contendo a forma I e II que apresentaram perfil de dissolução significativamente diferente. Além disso, pode-se demonstrar, com a construção de uma curva analítica, que o DSC é uma técnica útil também na quantificação polimórfica. This study aimed to apply thermal analysis techniques in the study of drug-excipient compatibility losartano potassium (LST) - an antihypertensive, class of antagonists of angiotensin II, used to treat hypertension. Differential Scanning Calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG), X-ray diffraction powder Absorption Spectrometry in the Infrared Region East and scanning electron microscopy were used to characterize the losartano potassium. For the purpose of evaluating possible interactions between the components of each binary mixture 1:1 losartano-carriers, excipients and each mixture were evaluated by X-ray diffraction powder, TG, DSC and Raman spectroscopy. The excipients were studied starch, lactose monohydrate (LAC), magnesium stearate (EM), hydroxypropylcellulose (HPC), croscarmellose sodium (CS), polyvinylpyrrolidone (PVP), talc, microcrystalline cellulose (MC), talc, hydroxyethylcellulose (HEC) , carboxymethylcellulose (CMC) and povidone (PD). The results of DSC and TG suggested that the excipients HEC, LAC, CS, HPC, EM, PVP show possible interactions with LST was confirmed by the disappearance of the event or shift transition of crystalline drug. The compatibility study using X-ray diffraction powder indicated that LST remained in the same polymorphic form I in the presence of excipients analyzed, except when mixed with the talc. The analysis by Raman spectroscopy showed chemical incompatibility with excipients EM, CMC, LAC e HEC. Tablets were prepared containing the form I and II which exhibited significantly different dissolution profile. Furthermore, it can be shown, with the construction of a calibration curve, the DSC is a useful technique for quantifying also polymorphic. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Orientador: Ítalo Odone Mazali Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Materiais baseados no óxido de titânio (TiO2) são bastante explorados no desenvolvimento de tecnologias ambientalmente amigáveis que utilizam a radiação solar para a remediação de poluentes atmosféricos e na água, bem como na geração de energia. Aspectos relacionados aos efeitos da nanoestruturação sobre a atividade fotocatalítica do TiO2 são amplamente discutidos na literatura. Dentro deste contexto, a presente tese teve como objetivos centrais estudar os efeitos da cristalinidade, tamanho de cristalito e dopagem com metais de transição de nanopartículas de TiO2 suportadas em sílicas mesoporosas sobre atividade fotocatalítica. Foram utilizados dois protocolos distintos de síntese: método sol-gel (para estudo do efeito da cristalinidade) e método de ciclos de impregnação-decomposição (para estudo do efeito do tamanho de cristalito e dopagem com metais de transição). As propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas das nanopartículas de TiO2 foram caracterizadas principalmente por difratometria de raios X e espectroscopias Raman (aplicada ao Modelo de Confinamento de Fônons) e UV-vis (aplicada ao Modelo de Aproximação da Massa Efetiva). A atividade fotocatalítica dos materiais foi avaliada quanto à fotodescoloração de azul de metileno, fotodegradação de ácido salicílico, fotogeração de radicais hidroxila e/ou fotooxidação de iodeto. Os materiais sintetizados a partir da rota sol-gel seguida por tratamento térmico em diferentes temperaturas permitiram o entendimento dos efeitos da cristalinidade de nanopartículas de TiO2 de tamanho fixo sobre a atividade fotocatalítica. Nanopartículas de baixa cristalinidade apresentaram menor ordem e maior quantidade de defeitos estruturais que atuaram como sítios de aprisionamento e recombinação dos portadores de carga diminuindo a atividade fotocatalítica. Quanto a influência do tamanho de cristalito, o aumento no tamanho diminuiu o valor em energia da banda proibida e aumentou a faixa de absorção do espectro UV-vis dos materiais, o que aumentou a capacidade de fotogeração de radicais OH. Por outro lado, o aumento do tamanho das nanopartículas leva também a uma redução na razão aréa superficial/volume das nanopartículas de TiO2 que trouxe redução na atividade catalítica, frente as reações de fotodescoloração de azul de metileno e fotodegradação de ácido salicílico, deixando clara a dependência com os mecanismos de adsorção e dessorção dos reagentes e produtos na superfície do fotocatalisador. A dopagem das nanopartículas de TiO2 com diferentes metais de transição (Mn, Co, Zn, Ce, Cu, Mo, Ni e Sn) promoveu a redução no valor da banda proibida e aumento na absorção de luz na região do visível. A fotooxidação de I- pelas nanopartículas de TiO2 dopadas mostrou-se fortemente dependente da formação de defeitos pontuais e distorções estruturais que são responsáveis pelo aprisionamento e recombinação dos elétrons e buracos Abstract: Titanium oxide (TiO2) based material are much explored in the development of environmental friendly technologies that use the solar radiation to mitigate atmospheric and water pollutants, and on energy generation. Aspects related to the nanostructure of the TiO2 over its photocatalytic activity had been widely discussed in the literature. In this context, this thesis has as main objective studing the effects of the cristallinity, cristallite size and transition metals doping of TiO2 nanoparticles supported in mesoporous silicas over the photocatalytic activity. Two distinct synthesis protocols were used: sol-gel method (to study the cristallinity effects) and the impregnation and decomposition cycles method (to study the cristallite size and transition metal doping effects). The structural, optical and electronic properties of the TiO2 nanoparticles were studied using mainly X ray diffractometry, and Raman (applied to the Phonons Confinament Model) and UV-vis (applied to the Effective Mass Approximation Model) spectroscopies. The photocatalytic activity of the materials were tested against the photodecolorization of methylene blue, photodegradation of salycilic acid, photogeneration of OH radicals and/or photooxidation of I-. The material synthesized using the sol-gel route followed by thermal treatment permitted the understanding of the cristallinity effects of size-fixed TiO2 nanoparticles over the photocatalytic activity. Nanoparticles with low cristallinity presented lower structural order and higher number of structural defects that acted as trapping and recombination sites lowering the photocatalytic activity. Regarding the influence of the crystallite size, the increase in size decreased the band gap energy value and enhanced the UV-vis absorption range of the materials, that resulted in an enhanced OH radicals photogeneration capacity. By the other side, the increase in the particle size lead also to a reduction of the surface area/volume ratio of the TiO2 nanoparticles that brought reduction in the catalytic activity at the photodecolorization of methylene blue and photodegradation of salycilic acid reactions, letting clear its dependency with the adsorption and dessorption mechanisms of the reagents and products on the photocatalyst surface. Doping the TiO2 nanoparticles with different transition metals (Mn, Co, Zn, Ce, Cu, Mo, Ni e Sn) resulted in band gap lowering and enhancement of the visible radiation absorption. The photooxidation of I- had shown strong dependence with the generation of punctual defects and structural distortions that are responsible for the electrons and holes trapping and recombination Doutorado Química Inorgânica Doutor em Ciências

Orientador: Inez Valéria Pagotto Yoshida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Neste trabalho pretendeu-se obter compósitos de matriz cerâmica à base de oxicarbeto de silício, SiCxOy, carregados com cargas de diferentes naturezas (grafite (GCM), carbeto de silício (SCM) e siliceto de tungstênio (WCM)), de modo a explorar a influência destas cargas na condutividade das vitrocerâmicas obtidas. Os CMC foram preparados pela pirólise controlada de precursores poliméricos obtidos in situ pela reação de hidrossililação catalisada por um complexo de platina (II), do poli(metilsiloxano) (PMS) e 1,3,5,7- tetrametil-1,3,5,7-tetravinilciclotetrassiloxano (D4Vi), contendo as respectivas cargas previamente dispersas. Foi enfatizado o efeito da natureza das cargas e da matriz na composição e morfologia das fases resultantes nos materiais finais, correlacionando-as com as condutividades elétricas destes. Os compósitos obtidos e a matriz vítrea foram submetidos à caracterização estrutural por ressonância magnética nuclear de Si e C, quando possível, espectroscopia Raman e DRX. Medidas de densidade, volume de poros, e porosidade aberta também foram conduzidas. A morfologia dos materiais cerâmicos foi avaliada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura. Por final, medidas de condutividade elétrica por meio da técnica de quatro pontas foram realizadas em todos os materiais que cumpriam os requisitos prévios para esta análise. Os compósitos SCM não apresentaram formação de novas fases, indicando a inércia da carga de SiC diante da matriz não cristalina. Por outro lado a não observação de perda de massa para os compósitos GCM e WCM, juntamente com o surgimento de novas fases, comprovado por DRX, indicaram a reatividade das cargas grafite e WSi2, especialmente à temperatura de 1500°C. A condutividade elétrica dos compósitos correspondeu à natureza das cargas sendo o compósito SCM semicondutor, e os compósitos WCM e GCM condutores. Para o compósito GCM a dependência dos valores de condutividade em relação à quantidade carga, indicou uma transição isolantecondutor por volta de 16,5% em massa de grafite, segundo cálculo efetuado pela equação de percolação Abstract: In this study, it was intended to obtain ceramic matrix composites (CMC) based on silicon oxycarbide SiCxOy, filled with powders of different nature (graphite (GCM), silicon carbide (SCM), and tungsten silicide (WCM)), in order to explore the influence of these fillers on the electrical conductivity of the vitro-ceramic obtained. CMC was prepared by controlled pyrolysis of polymeric precursors obtained by hydrosilylation reaction, catalyzed by a platinum complex, from poly(methylsiloxane) (PMS) and 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7- tetravynilcyclotetrasiloxane (D4Vi), containing the respective fillers previously dispersed in the polymer. The effect of the nature of fillers and matrix was emphasized in the composition and morphology of the resulting phases in the final materials, correlating them with the electrical conductivity of those. The obtained composites were submitted to structural characterization by magnetic nuclear resonance (Si and C), when possible, Raman spectroscopy and X ray diffraction (XRD). Specific mass, pore volume and open porosity were also measured. The morphology of the ceramic materials was evaluated by scanning electronic microscopy (SEM). Finally, electrical conductivity measurements were performed by the four points probe technique. The SCM composites do not present formation of new phases, indicating the inertia of SiC filler. On other hand, there was no observation of mass loss for WCM and GCM, in agreement with the emergence of new phases, proved by XRD, suggests the reactivity of WSi2 and graphite fillers, specially at 1500°C. The electrical conductivity of composites was related to the nature of fillers, SCM was semiconductor, and WCM and GCM were electrical conductor composites. For the GCM composites, the dependence of electrical conductivity as function of graphite content, indicated an insulating-conductor transition around 16,5% in mass of graphite, according to the percolation equation Mestrado Química Inorgânica Mestre em Química

Orientador: Inez Valeria Pagotto Yoshida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: No presente trabalho obteve-se híbridos de siloxano e b-ciclodextrina (b-CD). Baseando-se na comprovada reatividade das ciclodextrinas frente a grupos isocianatos, sintetizou-se um híbrido de b-ciclodextrina e siloxano, pela reação da b-ciclodextrina com g-isocianatopropiltrietoxissilano (IPTS), formando uma ligação uretana entre o silano e a b-ciclodextrina. O alcoxissilano, posteriormente hidrolisado, deu origem a um material resinoso do tipo polissilsesquioxano (PSS) modificado por b-ciclodextrina. O mesmo alcoxissilano foi também submetido à condensação com poli(dimetilsiloxano) contendo ¿Si(CH3)2-OH em finais de cadeia, dando origem a uma rede polimérica, também de aspecto resinoso, contendo nos nós de reticulação a b-cyclodextrin. Os materiais obtidos foram caracterizados estruturalmente por espectro infravermelho (IV), ressonância magnética nuclear de C (RMN C) e de Si (RMN Si) e análise por difração de raios X (DRX). O comportamento térmico dos materiais foi analisado por termogravimetria (TGA). A capacidade formadora de complexos de inclusão das ciclodextrinas inseridas no polímero PSS-b-CD foi avaliada pela inclusão de fenolftaleína, monitorada por espectrofotometria na região UV-vis e a difusão de água pelo material foi avaliada por ensaios de intumescimento. A morfologia dos filmes dos materiais preparados foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (SEM). Abstract: In this study, hybrid polymers derived from siloxane and b-cyclodextrin (b-CD) were obtained, by reaction of b-CD with g-isocianatepropyltriethoxysilane (IPTS), forming a urethane bond between these components. The resulting alkoxysilane was hydrolyzed generating b-CD-modified polysilsesquioxane resin (b-CD-PSS). The alkoxysilane was also submitted to condensation with poly(dimethylsiloxane) with ¿ Si(CH3)2-OH end groups, giving rise to a resinous polymeric network. These materials were characterized by infrared spectrum, C and Si nuclear magnetic resonance and X ray diffraction. The thermal behavior was analyzed by thermogravimetry. The capability of b-CD grafted in the siloxane polymers to form inclusion complexes was evaluated by the formation of b-CD-phenolphthalein, by UV-vis sectra. The ability of water diffusion into b-CD-PSS film was evaluated by swelling measurement. b-CD modified siloxanes were able to form films and their morphologies were evaluated by scanning electron microscopy. Mestrado Química Inorgânica Mestre em Química

Orientador: Inez Valeria Pagotto Yoshida Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: Este projeto envolveu a obtenção de materiais vítreos e/ou cerâmicos de SiCxOy e/ou SiC enriquecidos com carbono pela pirólise de precursores poliméricos híbridos, na presença e na ausência de acetato de níquel (NiAc). Os precursores poliméricos com e sem NiAc foram preparados por reação de hidrossililação entre poli(metilsiloxano) (PMS) e divinilbenzeno (DVB), em diferentes composições. Além destes precursores, nanotubos de carbono (NTC) foram incorporados ao precursor polimérico PMS/DVB e submetidos a um tratamento térmico a 1500°C em diferentes tempos. A estabilidade térmica e o rendimento cerâmico dos precursores foram analisados por TGA e a conversão polímero-cerâmica foi monitorada por XRD e espectros IR, C e Si NMR e Raman, além de análise elementar e medidas de densidade. A porosidade e a morfologia destes materiais também foram avaliadas. A composição do precursor polimérico influenciou a quantidade de carbono total nas cerâmicas resultantes, aumentando com a quantidade de DVB incorporada no precursor. O efeito da composição foi mais acentuado nas cerâmicas contendo Ni. Além disso, a incorporação de Ni aos precursores poliméricos promoveu alterações marcantes na estrutura e morfologia das cerâmicas, particularmente com relação à cristalização e a intensa carborredução, o que refletiu no aumento da densidade destes materiais devido à maior contribuição da fase cristalina b-SiC. A presença de Ni também contribuiu para a formação de nanofios retos e curvos contendo Si, O e C, principalmente na superfície dos corpos cerâmicos, apresentando diferentes composições em função de seus formatos. O aumento da temperatura de 950 a 1500°C favoreceu uma série de transformações estruturais nestes materiais, em especial, a organização da fase de Clivre dispersa na matriz cerâmica. A presença de NTC, como fonte extra de carbono, no precursor polimérico favoreceu a formação das fases de cristobalita e de b-SiC nas cerâmicas e o aumento da quantidade de defeitos na fase dispersa de Clivre. Para estas amostras, observou-se um processo de organização dos nanodomínios de carbono com o aumento do tempo de aquecimento a 1500°C, além de uma morfologia distinta das correspondentes cerâmicas obtidas na ausência dos NTC. Abstract: In this study, vitreous and/or ceramic materials based on SiCxOy and/or SiC enriched with carbon were obtained by pyrolysis of hybrid polymeric precursors, in the presence or not of nickel acetate (NiAc). The polymeric precursors with and without NiAc were prepared by hydrosilylation reaction between poly(methylsiloxane) (PMS) and divinylbenzene (DVB), in different compositions. Apart from these precursors, carbon nanotubes (CNT) were added to the PMS/DVB precursor and submitted to thermal treatment at 1500°C in different times. The thermal stability and the ceramic yield of the precursors were analyzed by TGA and the polymer to ceramic conversion was monitored by XRD and IR, C and Si NMR and Raman spectra, elemental analysis and density measurements. The porosity and morphology of these materials were also evaluated. The polymeric precursor composition influenced the total carbon amount in the resulting ceramics, increasing with the DVB amount added to precursor. The effect of composition was more pronounced in the Ni-containing ceramics. In addition, the presence of Ni in the polymeric precursors promoted remarkable changes in the structure and morphology of the ceramics, particularly in relation to the crystallization and carboreduction, resulting in denser materials due to contribution of b-SiC crystalline phase. The introduction of Ni also contributed to the formation of straight and curved nanowires, mainly on the surface of the ceramic bodies, which presented different compositions according to their shapes. The increase of temperature from 950 to 1500°C promoted continuous structural transformations, leading to ordering process of Cfree phase dispersed in the ceramic matrix. The presence of CNT, used as an extra carbon source, in the polymeric precursor promoted the formation of cristobalite and b-SiC phases and the increase of defects in the Cfree phase presents in the ceramics. In the CNT-containing ceramics, the increase of the annealing time at 1500°C resulted in an ordering process of carbon nanodomains and a different morphology of the corresponding ceramics obtained without CNT. Doutorado Química Inorgânica Doutor em Ciências