Estudo de filmes finos e materiais particulados de TiO2 e de Ag/TiO2 produzidos pelo processo sol-gel

AUTOR(ES)

Marcelo Machado Viana

DATA DE PUBLICAÇÃO

2011

RESUMO

Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades físico-químicas de filmes finos e materiais particulados de TiO2 e Ag/TiO2 obtidos pelo processo sol-gel a partir de soluções alcoólicas contendo isopropóxido de titânio (IV) como precursor do TiO2 e AgNO3 como precursor da prata metálica. Adicionalmente, luz ultravioleta (UV-C / 254 nm) foi utilizada para promover a redução dos íons Ag+ no sol formado. Os filmes foram confecionados pelo método dip-coating e o tratamento térmico empregado gerou modificações estruturais, morfológicas e texturais nos filmes finos que se mostraram dependentes de fatores como o tipo de substrato, taxa de resfriamento e concentração da prata utilizada. Estas modificações foram estudadas com o auxílio de técnicas de microscopia de alta resolução que forneceram informações sobre a cristalinidade, tamanho e forma das nanopartículas de TiO2 e Ag, além de possibilitarem o acompanhamento do processo de crescimento e segregação das nanopartículas de Ag na matriz de TiO2. Transições de fase cristalina insitu ocorreram quando filmes finos de Ag/TiO2 amorfos foram bombardeados por um feixe de elétrons com tensão de 200 kV durante as medidas de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Nanoindentações realizadas nos filmes finos forneceram importantes informações mecânicas como o módulo de Young e a dureza que variaram quando se comparou filmes de TiO2 e Ag/TiO2 tratados termicamente na mesma temperatura. A técnica de elipsometria espectroscópica se mostrou útil na avaliação das propriedades ópticas como índice de refração, coeficiente de extinção, rugosidade e espessura óptica dos filmes estudados. Foi também possível estudar a variação do valor da banda de energia proibida do TiO2 com a inserção de nanopartículas de prata, parâmetro este fundamental no direcionamento da aplicabilidade tecnológica dos filmes produzidos. Os filmes finos de TiO2 e Ag/TiO2 foram testados quanto às suas propriedades hidrofóbico/hidrofílicas, bactericidas e anticorrosivas. As soluções precursoras de filmes após processo de gelificação e tratamento térmico geraram materiais particulados de TiO2 puro e de TiO2 com nano e microcristais de prata na superfície. Estes materiais foram caracterizados utilizando diversas técnicas que possibilitaram avaliar a evolução textural, estrutural e morfológica com a temperatura. A morfologia dos cristais de Ag foi moldada pela rede porosa da matriz de TiO2 e se apresentaram em diversas formas cristalográficas. As amostras de TiO2 e Ag/TiO2 particuladas foram testadas quanto à suas atividades fotocatalíticas e as amostras de TiO2 quanto à capacidade de absorção de ultravioleta.

ASSUNTO(S)

físico-química teses.   fotocatalise teses.   processo sol-gel teses.   filmes finos  teses.   química teses.

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