Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são materiais cuja versatilidade química em termos da composição das lamelas e das espécies que podem ser intercaladas, permite modular suas propriedades para atingir uma ampla gama de aplicações. Neste contexto, os HDLs contendo metais de transição nas lamelas se destacam devido a sua atividade catalítica e eletroquímica, além de, quando intercalados com espécies orgânicas, catalisarem o crescimento de nanoestruturas de carbono a partir da sua decomposição térmica. No presente trabalho, foram avaliadas as sínteses de HDLs com razão molar Ni/Al (R) variando de 2 a 4, intercalados com ânions derivados dos ácidos tereftálico (TA) e 2-aminotereftálico (ATA), e com o polímero carboximetilcelulose (CMC). Estudouse a decomposição térmica dos materiais e seu potencial como precursores na síntese de compósitos contendo estruturas carbonáceas, óxidos e/ou partículas metálicas. A variação de R para os sistemas HDL-TA e HDL-ATA afeta principalmente sua composição química e a estrutura, uma vez que a diminuição na densidade de carga das lamelas (carga nm^-2) com o aumento de R favorece a mudança na disposição dos ânions, de perpendiculares a paralelos, com relação às lamelas. Apesar disso, não foram observadas mudanças significativas nos espectros vibracionais (infravermelho e Raman) e no comportamento térmico dos materiais. A pirólise de HDL-TA ou HDL-ATA com R igual a 2 em temperaturas acima de 600 °C resultou no consumo dos ânions orgânicos a partir das reações de (i) decomposição térmica, que levam à formação de óxidos de carbono (CO e CO₂) e compostos aromáticos voláteis; (ii) redução do níquel, onde as espécies carbonáceas atuam como agentes redutores. Por sua vez, a caracterização dos sistemas HDL-CMC indicou o confinamento das cadeias poliméricas nas matrizes lamelares, embora uma fração não intercalada de polímero envolva as partículas de HDL. Observa-se ainda que a diminuição na densidade de carga ocasiona uma segregação mais evidente de uma fase intercalada com íons cloreto. A pirólise do HDL com R igual a 2 em temperaturas superiores a 600°C levou a materiais contendo níquel metálico (Ni-NPs) e estruturas carbonáceas. Os resultados revelaram a presença de Ni-NPs esféricas, homogeneamente dispersas em uma matriz carbonácea e recobertas por estruturas grafíticas. No entanto, em temperaturas de pirólise acima de 800 °C, as partículas perdem a sua homogeneidade, devido a sua migração e coalescência. Ademais, com o aumento da temperatura de pirólise, as estruturas heterogêneas de carbono são convertidas em formas grafíticas mais ordenadas, como nanofitas e nano-onions, evidenciando a grafitização catalítica promovida pelas nanopartículas metálicas. Em suma, a pirólise do HDL-CMC levou à obtenção de nanocompósitos baseados em nanopartículas de níquel e nanoformas grafíticas de carbono. Neste sentido, a temperatura se mostrou um fator fundamental, uma vez que influencia a reação carbotérmica e os processos de grafitização e coalescência. Enquanto as nanopartículas metálicas catalisam a grafitização do carbono, a camada formada ao seu redor protege as nanopartículas de agregação, preservando sua homogeneidade em tamanho, forma e distribuição.

Layered double hydroxides (LDHs) are materials which chemical versatility regarding layer composition and intercalated species allows the control of properties aiming a wide range of applications. In this way, LDHs based in transition metals are highlighted due to their catalytic and electrochemical activities, besides catalyze the growth of carbon nanostructures through thermal decomposition matrices with organic species intercalated. In this work, it was evaluated the synthesis of LDHs with Ni/Al molar ratio (R) between 2 and 4, intercalated with anions derived from terephthalic (TA) and 2- aminotherephthalic acids (ATA), and carboxymethylcellulose (CMC) polymer. It has been studied the thermal decomposition of these materials and their potential as precursors in the synthesis of composites based in carbonaceous structures, oxides and/or metallic particles. The changing in R values for LDH-TA and LDH-ATA systems modifies its chemical composition and structure, once the decreasing in layers charge density (charge nm^-2) with increasing R favors a change in anions arrangement (from perpendicular to parallel) in relation to the layers. Despite this, significative changes were not observed in vibrational spectra (infrared and Raman) and thermal behavior of the materials. The pyrolysis of LDH-TA and LDH-ATA (R equal to 2) in temperature values above 600 °C has resulted in the organic species complete decomposition due to (i) thermal decomposition leading to formation of carbon oxides (CO and CO₂) and volatile aromatic compounds; and (ii) carbonaceous species acting as reducing agents in nickel reduction. In turn, LDH-CMC systems characterization has indicated the successful entrapment of polymeric chains into layered matrices, although a moiety of nonintercalated polymer involves the LDH particles. It is still observed that layer charge density decrease causes the segregation of LDH phase intercalated with chloride anions. Pyrolysis of LDH-CMC with R equal 2, in temperature values above 600 °C has led tomaterials containing metallic nickel nanoparticles (Ni-NPs) and carbonaceous structures. The results reveal the presence of spherical Ni-NPs homogeneously dispersed into a carbonaceous matrix and surrounded by graphitic structures. However, in pyrolysis temperatures above 800 °C, particles homogeneity is lost due to their migration and coalescence processes. Furthermore, under pyrolysis temperature increasing, heterogeneous carbon structures were converted in more ordered graphitic forms, as nanoribbons and nano-onions, evidencing catalytic graphitization promoted by metallic nanoparticles. Essentially, LDH-CMC pyrolysis has produced nanocomposites based on nickel nanoparticles and graphitic carbon nanoforms. In this regard, the pyrolysis temperature is a pivotal parameter, once it influences carbothermal reaction and graphitization and coalescence processes. While the metallic nanoparticles catalyze carbon graphitization, the shell surrounding the Ni-NPs protects them against aggregation, preserving their homogeneity in size, shape and distribution.