Cerâmicas bioinspiradas recobertas com óxidos perovskíticos para aplicação em catálise por plasma de micro-ondas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Cardoso, André Lair Ferreira
Orientador(a): Gunnewiek, Rodolfo Foster Klein lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22016
Resumo: Climate changes related to global warming are directly associated with greenhouse gases emissions, mostly originated from fossil fuels. To help mitigate these gases emissions, the viability of advanced catalytic techniques, such as microwave plasma catalysis, are evaluated. This thesis aims to produce a bioinspired ceramic by microwave sintering to be used as support for catalytic particles for microwave plasma catalysis. The support was produced by conventional and microwave sintering, achieving a 35% reduction in energy consumption when sintered by the microwave technique. The catalytic ceramics, BaTiO3, SrTiO3, Ba0,5Sr0,5TO3 and MgTiO3, were synthesized by the conventional or microwave assisted Pechini method, followed by analysis of the resulting powder using X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, and diffuse reflectance spectroscopy. The particle deposition over the bioinspired support was carried out, investigating their microwave plasma resistance. It was noted that the particles protected the support from plasma ablation and sputtering. The plasma resistance under Argon or Nitrogen microwave plasmas of the bulk titanate ceramics were also investigated, evaluating their microstructural stability, densification and modification of electrical and dielectric properties regarding the sintering technique and type of plasma treatment. The SrTiO3 composition presented the best plasma resistance, while others were also resistant to plasma ablation and sputtering. All compositions presented high values of dielectric constant, foreseeing a decent application as catalytic materials in microwave plasma catalysis.
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This thesis aims to produce a bioinspired ceramic by microwave sintering to be used as support for catalytic particles for microwave plasma catalysis. The support was produced by conventional and microwave sintering, achieving a 35% reduction in energy consumption when sintered by the microwave technique. The catalytic ceramics, BaTiO3, SrTiO3, Ba0,5Sr0,5TO3 and MgTiO3, were synthesized by the conventional or microwave assisted Pechini method, followed by analysis of the resulting powder using X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, and diffuse reflectance spectroscopy. The particle deposition over the bioinspired support was carried out, investigating their microwave plasma resistance. It was noted that the particles protected the support from plasma ablation and sputtering. The plasma resistance under Argon or Nitrogen microwave plasmas of the bulk titanate ceramics were also investigated, evaluating their microstructural stability, densification and modification of electrical and dielectric properties regarding the sintering technique and type of plasma treatment. The SrTiO3 composition presented the best plasma resistance, while others were also resistant to plasma ablation and sputtering. All compositions presented high values of dielectric constant, foreseeing a decent application as catalytic materials in microwave plasma catalysis.Mudanças climáticas relacionadas ao aquecimento global se associam diretamente com a emissão de gases de efeito estufa. Para ajudar a reduzir a quantidade desses gases, tem-se as reações de catálise para conversão de gases, onde avalia-se a viabilidade da implementação de técnicas avançadas como a catálise plasmônica por micro-ondas. Nesta tese, objetivou-se produzir um suporte cerâmico bioinspirado pela técnica de sinterização por micro-ondas, para utilizá-lo como material para deposição de cerâmicas catalíticas para aplicação em catálise plasmônica por micro-ondas. Comparou-se a produção desse suporte pela técnica de sinterização convencional e por micro-ondas, verificando-se uma redução de 35% no gasto energético pela técnica de microondas. As cerâmicas catalíticas, BaTiO3, SrTiO3, Ba0,5Sr0,5TO3 e MgTiO3, foram produzidas pelo método Pechini convencional ou assistido por micro-ondas. Após produzidos, prosseguiu-se com uma investigação das características do pó, utilizando-se análises de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, e espectroscopia de reflectância difusa. Realizou-se a deposição dessas partículas sobre o suporte, que foi investigado quanto à sua resistência e sobrevivência sob ação de plasma de Argônio gerado por microondas, onde verificou-se que as partículas dos catalisadores depositados protegiam o suporte do desgaste sofrido pelo plasma. Avaliou-se as características de resistência ao plasma de argônio e nitrogênio desses titanatos sinterizados (convencionalmente ou por micro-ondas), quanto à sua estabilidade microestrutural, densificação e modificação de propriedades elétricas e dielétricas em função da técnica de sinterização empregada e em função do tipo de plasma. O SrTiO3 apresentou as melhores características de resistência ao ataque pelo plasma, enquanto as outras composições se mostraram também resistentes. Todas composições apresentaram constantes dielétricas elevadas, o que prevê uma boa aplicação destes como catalisadores em reações com plasma gerado por micro-ondas.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)140180/2021-4porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarhttps://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167577X22018948https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221923005009Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSCatálise plasmônica por micro-ondasSinterização por microondasSuporte bioinspiradoCerâmicas catalíticasResistência à plasmaCerâmicas bioinspiradas recobertas com óxidos perovskíticos para aplicação em catálise por plasma de micro-ondasBioinspired ceramics with perovskite oxides for application in microwave plasma catalysisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdfAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdfapplication/pdf12261647https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/98548a6b-88b8-42a8-918a-97b8619289b6/downloade30f75ac87ca17399a83b09e794cb2bfMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/055b8834-9ae0-4619-befa-352951ada166/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD52falseAnonymousREADTEXTAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdf.txtAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdf.txtExtracted texttext/plain103407https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b6794e7b-1154-437e-a4f0-683d0c760e92/download2f1daebafbd7cb878c6dd1d808d5bb9dMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdf.jpgAndré Lair Ferreira Cardoso - Tese .pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3937https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/966771a1-6e5f-44ef-9a5e-eded2a7d159e/download235267b45544bd6940a88f7006d790b4MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/220162025-05-08 00:07:34.991http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22016https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-05-08T03:07:34Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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