Banca de DEFESA: SERGIO DAMASCENO

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
STUDENT : SERGIO DAMASCENO
DATE: 14/11/2024
TIME: 09:00
LOCAL: Sala 303 do Bloco B do Campus de Santo André da Universidade Federal do ABC
TITLE:

Modificações Estruturais Induzidas por Lantânio na Céria: Impacto nas Propriedades de Transporte, Síntese de Nanopartículas com Morfologia Controlada e Implicações no Acoplamento Oxidativo de Metano

PAGES: 210
BIG AREA: Engenharias
AREA: Engenharia de Materiais e Metalúrgica
SUBÁREA: Materiais Não-Metálicos
SPECIALTY: Cerâmicos
SUMMARY:

Materiais à base de céria têm sido amplamente estudados para aplicações em que o transporte de íons de oxigênio é crucial, como em células a combustível e catálise. Este projeto investiga os efeitos da dopagem de lantânio na céria, com foco na formação de defeitos, no surgimento de novas fases e em seu impacto nas propriedades de transporte além do desempenho catalítico no acoplamento oxidativo do metano (do inglês oxidative coupling of methane, OCM). Na primeira parte, as propriedades de transporte da céria dopada com La (La_xCe_1-xO_2-x/2), com 0 ≤ x ≤ 70 at.%, foram analisadas utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados mostraram que a incorporação de La³⁺ aumentou a condutividade iônica até 15%. No entanto, um aumento adicional na concentração de vacâncias resultou em uma leve diminuição da condutividade entre 15 e 20 at.%, e, acima de 20 at.%, foi observada uma queda significativa. Essa diminuição é atribuída a interações eletrostáticas e estéricas entre dopantes e vacâncias, que reduzem a mobilidade iônica. Adicionalmente, o surgimento de pequenos domínios de uma fase tipo C, identificada por espectroscopia Raman, também pode contribuir para a redução da condutividade. Estudos da dependência da temperatura revelaram dois regimes na faixa de 5–30 at.%: em temperaturas mais baixas, a energia de ativação (Ea) estava associada a uma combinação de entalpia de migração e associação de defeitos; em temperaturas mais altas, a Ea dependia exclusivamente da entalpia de migração. Em sistemas fortemente dopados (x = 40 e 50 at.%), foi observada apenas uma energia de ativação, combinando entalpia de migração e associação de defeitos. Esses resultados indicam que a incorporação de lantânio e as mudanças estruturais resultantes modulam as propriedades de transporte. A segunda parte do projeto investigou a síntese de nanocubos de céria dopados com La, a partir de uma rota hidrotérmica para a reação de OCM, uma vez que os nanocubos são conhecidos por sua maior estabilidade térmica. Ajustando os parâmetros da síntese, foram produzidos nanocubos de céria com 56.0(3) nm e 382(5) nm. A dopagem de La em 10 e 50 at.% sob condições de formação de cubos gerou uma mistura de nanobastões e nanocubos. Uma investigação sistemática dos parâmetros de rede mostrou que a incorporação de La na estrutura dos nanocubos depende da concentração total de La durante a síntese. Em 10 at.% de La, os nanocubos acomodaram até 7 at.% de La, enquanto em 50 at.% acomodaram até 15 at.%, sugerindo que a incompatibilidade entre os raios iônicos de La³⁺ e Ce⁴⁺ limita a incorporação máxima. Uma comparação entre os nanocubos e nanobastões dopados com La revelou que os nanocubos apresentaram um maior consumo de H₂ em redução programada de temperatura com H₂ e períodos de ativação mais curtos na reação de OCM. Além disso, amostras dopadas com 50 at.% de La apresentaram uma maior produção de hidrocarbonetos C₂, com seletividades de variando de 25–31%, em comparação com 18–22% nas amostras com 10 at.% de La. Uma maior dopagem com lantânio, caracterizada por seu caráter básico e mudanças estruturais induzidas, estabilizou espécies seletivas de oxigênio nas amostras com 50 at.%, resultando em um melhor desempenho na OCM.

COMMITTEE MEMBERS:
Presidente - Interno ao Programa - 1552290 - ANDRE SANTAROSA FERLAUTO
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1282172 - ROBERTO GOMES DE AGUIAR VEIGA
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1545738 - MARCIA TSUYAMA ESCOTE
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - FABIO SOUZA TONIOLO - UFRJ
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - DANIEL ARAUJO DE MACEDO - UFPB
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671394 - HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - DANIELE CRISTINA FERREIRA - USP
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - EMERSON LUIZ DOS SANTOS VEIGA - IPEN