Linhas de Pesquisa

Linhas de Pesquisa:

Atualmente, nos dedicamos ao estudo de materiais cerâmicos produzidos através do processo sol-gel. Dentro deste tópico, alguns interesses se destacam:

1) Uso de membranas cerâmicas condutoras de prótons como eletrólitos para células a combustível:

Tecnologias para células de combustível de membrana condutora protônica baseadas em sistemas poliméricos dificilmente irão atingir as metas de desempenho esperadas para sistemas automotivos e/ou fontes de energia para equipamentos portáteis. Neste último caso, especialmente, as baixas temperaturas de operação (temperatura ambiente) tendem a levar a uma elevação do custo do dispositivo devido à necessidade do uso de uma maior quantidade de catalisador.
Um dos objetivos gerais desta linha é desenvolver novos eletrólitos inorgânicos, preparados via processo sol-gel, que apresentem níveis de condutividade protônica iguais ou superiores à dos materiais poliméricos, para aplicação em células de combustível. Sabemos que estas membranas cerâmicas podem, sob condições adequadas, apresentar condutividades protônicas da mesma ordem de grandeza das membranas poliméricas, restando otimizar sua capacidade de permeação (ou “permitividade”) a gases ou outros possíveis combustíveis, tais como metanol e etanol.

2) Preparação de óxidos de titanio, zircônio e silício nano e mesoestruturados para aplicação em conversão de energia (células fotovoltaicas), e catálise.

Esta linha de pesquisa visa a obtenção de novos materiais nano e mesoestruturados, com elevada área superficial, cuja aplicação se estende desde a catálise heterogênea (suportes de sílica e zircônia) a células fotovoltaicas do tipo dye-cell.

3) Uso de materiais cerâmicos na proteção contra a corrosão e na consevação de obras de arte.

Materiais cerâmicos podem ser utilizados sozinhos ou em conjunto com materiais poliméricos na proteção contra a corrosão em estruturas metálicas e objetos ornamentais metálicos, com a vatagem de apresentarem um custo mais baixo.
Na proteção a obras de arte, estes materiais podem oferecer uma barreira de resistência à ação do tempo, após um processo de restauração. Obras candidatas a este tipo de proteção são: estátuas e esculturas em metal ou pedra, mosaicos, e afrescos.

4) Estudo espectroscópico de macrociclos e porfirinas imobilizados em suportes inorgânicos produzidos através do processo sol-gel.

5) Uso de cerâmicas preparadas via processo sol-gel como sensores.

Em todas as aplicações acima, temos interesse especial em estudar as propriedades dos materias que são responsáveis pela sua utilização. Algumas destas propriedades, determinadas pelas técnicas adequadas são:
a) Condutividade protônica por espectroscopia de impedância eletroquímica.
b) Tamanho e potencial zeta das partículas primárias: tamanho de partículas do sol.
c) Mobilidade e tempos de relaxação dos prótons no interior da estrutura porosa através de ressonância magnética nuclear.
d) Capacidade e seletividade de separação de gases.
e) Estrutura porosa e área superficial.
f) Resistência à corrosão.



Colaborações:

- Profa. Neyde M. Iha, Instituto de Química, USP

- Prof. André Galembeck, Universidade Federal de Pernambuco.

- Prof. Ennio Peres da Silva, Laboratório de Hidrogênio, Instituto de Física, UNICAMP.

- Dr. Roberto Candal, Universidad de Buenos Aires, Argentina.

- Prof. Marc A. Anderson e Dra. M. Isabel Tejedor-Tejedor, Environmental Chemistry and Technology Program University of Wisconsin, Madison, EUA.

- Prof. Renato Sanches Freire, IQ-USP

- Prof. Gianluca Azzelini, IQ-USP

- Prof. Paola Corio, IQ-USP

-Prof. Mauro Bertotti, IQ-USP

Publicaçõaes Relevantes:

1)  VICHI, F.M., TEJEDOR-TEJEDOR, M.I., ANDERSON, Marc A.; Effect of Pore Structure on Proton Conductivity and Water Uptake in Nanoporous TiO2; Chem. Mater., submetido (2004).

1) VICHI, F.M., TEJEDOR-TEJEDOR, M.I., ANDERSON, Marc A.; Effect of Pore-wall Chemistry on Proton Conductivity in Mesoporous Titanium Dioxide; Chem. Mater., 12 (2000), 1762.

2) VICHI, F.M., COLOMER, M.T, ANDERSON, M.A.; Nanopore Ceramic Membranes as Novel Electrolytes for Proton Exchange Membranes; Electrochem. Solid State Lett., 2 (1999), 313.

3) VICHI, F.M, COLOMER, M.T., ANDERSON, M.A.. Nanopore Ceramic Membranes as Electrolytes for Proton Exchange Membranes; European Fuel Cell News, 6 (1999), 15. (reprodução do artigo acima com permissão)

4) VICHI, F.M., GALEMBECK, F.; Polymer-Oxide Adhesion: Fabrication of a poly(dimethylsiloxane)/iron (III) oxide composite with a high compressive strength;. J. Adhesion Sci. Technol., 13 (1999), 973

5) VICHI, F.M, GALEMBECK, F., HALSTEAD, T.K., WILLIAMS, M.A.K.; Relationship between pore structure and H-1-NMR relaxation times in TiO2/poly(dimethylsiloxane) and CaCO3/poly(dimethylsiloxane) composite powders; J. Appl. Polym. Sci., 74 (1999), 2660.

6) VICHI, F.M., ALVES, O.L.; Preparation of Cd/Al Layered Double Hydroxides and Their Intercalation Reactions With Phosphonic Acids; J. Mater. Chem., 7 (1997), 1631.