923 resultados para titanium dioxide


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The evolution of microstructure and optical properties of TiO2 sculptured thin films under thermal annealing is reported. XRD, field emission SEM, UV-Vis-NIR spectra are employed to characterize the microstructural and optical properties. It is found that the optimum annealing temperature for linear birefringence is 500 degrees C. The maximum of transmission difference for linear birefringence is up to 18%, which is more than twice of that in as-deposited thin films. In addition, the sample annealed at 500 degrees C has a minimum of column angle about 12 degrees C. The competitive process between the microstructural and optical properties is discussed in detail. Post-annealing is a useful method to improve the linear birefringence in sculptured thin films for practical applications.

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Fotocatalisadores baseados em nanopartículas de dióxido de titânio modificados fornecem soluções em potencial para a mineralização de poluentes orgânicos em meio aquoso. Agentes modificadores têm sido amplamente investigados com o objetivo de promover a fotoativação pela luz visível. Foram estudadas a nível fundamental até aqui, as modificações estruturais, texturais e óticas causadas pela introdução de silício e nitrogênio na rede da titânia. Titânias puras (TiO2) e modificadas nanoestruturadas, particularmente titânias modificadas com silício (TiO2-SiO2), com razões atômicas Si/Ti de 0,1, 0,2 e 0,3 foram sintetizadas pelo método sol-gel a partir da hidrólise ácida de isopropóxido de titânio(IV) e tetraetoxisilano. As metodolo-gias sintéticas desenvolvidas tentaram aderir aos princípios da Química Verde, dispensando o uso de atmosfera inerte e temperatura e pressão elevadas, o que foi alcançado utilizando-se, principalmente, a agitação ultrassônica. Titânias modificadas com silício e dopadas com ni-trogênio (TiO2-SiO2-N) foram obtidas a partir do pré-tratamento de TiO2-SiO2 a 500 C ao ar e então submetidas ao fluxo de amônia (NH3) a 600 C por 1-3 h e, após resfriamento, foram recozidas a 400 C ao ar. Amostras distintas foram caracterizadas, na forma de pó seco e após calcinação entre 400600 C, por difração de raios X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. As titânias pu-ras, obtidas principalmente variando-se a razão de hidrólise, foram cristalizadas na forma de anatásio como fase predominante até 600 C, além de traços de brookita presente até 500 C. O rutilo foi identificado a partir de 600 C como fase minoritária, embora apresentando tama-nhos de cristal significativamente maiores que os estimados para o cristal de anatásio. As titâ-nias modificadas com até 20% de silício apresentaram notável estabilidade térmica, evidenci-ada pela presença exclusiva de anatásio até 900 C. Foi também observado o aparecimento de macroporos com diâmetro médio em torno de 55 nm após calcinação a 400 C, diferentemente do que se observou nas amostras em geral. A introdução de baixo teor de silício assegurou às titânias calcinadas valores elevados de área específica, atribuído ao efeito de contenção acentuada na taxa de crescimento do cristal. As titânias modificadas com silício e as titânias puras obtidas com taxa de hidrólise 25:1 para a razão H2O : Ti apresentaram mesoporos com diâmetros médios de mesma dimensão do cristal. As titânias modificadas com silício e dopa-das com nitrogênio apresentaram absorção na região visível entre 400-480 nm, com discreta redução da energia de band gap para as transições eletrônicas consideradas. Titânias calcina-das a 300−400 C apresentaram desempenho fotocatalítico semelhante ao TiO2 P25 da De-gussa sob irradiação UV, na degradação do azo corante Reactive Yellow 145 em soluções a-quosas em pH 5 a 20 1C

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Background: The impact of nano-scaled materials on photosynthetic organisms needs to be evaluated. Plants represent the largest interface between the environment and biosphere, so understanding how nanoparticles affect them is especially relevant for environmental assessments. Nanotoxicology studies in plants allude to quantum size effects and other properties specific of the nano-stage to explain increased toxicity respect to bulk compounds. However, gene expression profiles after exposure to nanoparticles and other sources of environmental stress have not been compared and the impact on plant defence has not been analysed. Results: Arabidopsis plants were exposed to TiO2-nanoparticles, Ag-nanoparticles, and multi-walled carbon nanotubes as well as different sources of biotic (microbial pathogens) or abiotic (saline, drought, or wounding) stresses. Changes in gene expression profiles and plant phenotypic responses were evaluated. Transcriptome analysis shows similarity of expression patterns for all plants exposed to nanoparticles and a low impact on gene expression compared to other stress inducers. Nanoparticle exposure repressed transcriptional responses to microbial pathogens, resulting in increased bacterial colonization during an experimental infection. Inhibition of root hair development and transcriptional patterns characteristic of phosphate starvation response were also observed. The exogenous addition of salicylic acid prevented some nano-specific transcriptional and phenotypic effects, including the reduction in root hair formation and the colonization of distal leaves by bacteria. Conclusions: This study integrates the effect of nanoparticles on gene expression with plant responses to major sources of environmental stress and paves the way to remediate the impact of these potentially damaging compounds through hormonal priming.

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[EUS] Gaur egun nanozientzia zientzia eta teknologia arlo guztietara zabaldu da, gizarte garapenean eragin handia izan du. Ikerkuntza arlo guztietara zabaldu da ezinezkoak ziruditen erronkak argitu eta ezezagunak ditugun ezagutzak garatzeko asmoz. Lan honetan TiO2 nanohagatxoen sintesia burutu da metodo hidrotermala erabiliz. Sintesi baldintzek lortutako produktuaren egituran eta forman duten eragina kontuan harturik, sintesia gertatzeko ezinbestekoak diren pHa, tenperatura eta denbora aztertu dira. Ondoren, tratamendu kimiko eta termiko ezberdinen bidez konposizio eta egitura ezberdinak lor daitezkeela frogatu da. Bereziki, surfaktante eta pHaren arabera egitura ezberdinak lortzen direla ikusirik. Sintetizatutako laginen karakterizazioa burutzeko X izpien difrakzioa, transmisio bidezko mikroskopia elektronikoa, infragorri espektroskopia, eta termograbimetria teknikak erabili dira. Hauen bidez NaTi3O6·(OH)x·(H2O)y , (TiO2)x(H2O)y , anatasa eta rutilo faseak identifikatu dira, eta nanohagatxoen lodiera eta morfologia ezberdinak ikusi dira.

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Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik

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Covering a nano-patterned titanium dioxide photonic crystal (PC) within a well-oriented film of dye-doped liquid crystal (LC), a distributed feedback laser is constructed whereby the emission characteristics can be manipulated in-situ using an electric field. This hybrid organic-inorganic structure permits simultaneous selectivity of both the beam pattern and laser wavelength by electrical addressing of the LC director. In addition, laser emission is obtained both in the plane and normal to the PC. Along with experimental data, a theoretical model is presented that is based upon an approximate calculation of the band structure of this birefringent, tuneable laser device. © 2013 AIP Publishing LLC.

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The electronic structure of rutile TiO2 quantum dots (QDs) are investigated via the first-principles band structure method. We first propose a model to passivate the rutile TiO2 surfaces for the local density approximation calculations. In this model pseudohydrogen atoms are used to passivate the surface dangling bonds, which remove the localized in-cap surface states in the TiO2 QDs. As the size of the QD decreases, the band gap evolves as E-g(dot) = E-g(bulk) + 73.70/d(1.93), where E-g(dot) and d are the band gap and diameter of the QD, and E-g(bulk) is the band gap of the bulk rutile TiO2. The valence band maximum and the conduction band minimum states of the QDs are distributed mostly in the interior of the QDs, and they well inherit the atomic characteristics of those states of the bulk rutile TiO2.

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We study the electronic structures and magnetic properties of the anatase TiO2 doped with 3d transition metals (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni), using first-principles total energy calculations based on density functional theory (DFT). Using a molecular-orbital bonding model, the electronic structures of the doped anatase TiO2 are well understood. A band coupling model based on d-d level repulsions between the dopant ions is proposed to understand the chemical trend of the magnetic ordering. Ferromagnetism is found to be stabilized in the V-, Cr-, and Co-doped samples if there are no other carrier native defects or dopants. The ferromagnetism in the Cr- and Co-doped samples may be weakened by the donor defects. In the Mn-, and Fe-doped samples, the ferromagnetism can be enhanced by the acceptor and donor defects, respectively.

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To improve the photoelectrochemical activity of TiO2 for hydrogen production through water splitting, the band edges of TiO2 should be tailored to match with visible light absorption and the hydrogen or oxygen production levels. By analyzing the band structure of TiO2 and the chemical potentials of the dopants, we propose that the band edges of TiO2 can be modified by passivated codopants such as (Mo+C) to shift the valence band edge up significantly, while leaving the conduction band edge almost unchanged, thus satisfying the stringent requirements. The design principle for the band-edge modification should be applicable to other wide-band-gap semiconductors.

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The quantum confinement effect, electronic properties, and optical properties of TiO2 nanowires in rutile structure are investigated via first-principles calculations. We calculate the size- and shape-dependent band gap of the nanowires and fit the results with the function E-g = E-g(bulk) + beta/d(alpha). We find that the quantum confinement effect becomes significant for d < 25 angstrom, and a notable anisotropy exists that arises from the anisotropy of the effective masses. We also evaluate the imaginary part of the frequency-dependent dielectric function [epsilon(2)(omega)] within the electric-dipole approximation, for both the polarization parallel [epsilon(parallel to)(2)(omega)] and the perpendicular [epsilon 1/2(omega)] to the axial (c) direction. The band structure of the nanowires is calculated, with which the fine structure of epsilon(parallel to)(2)(omega) has been analyzed.

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The thin films of TiO2 doped by Mn non-uniformly were prepared by sol-gel method under process control. In our preceding study, we investigated in detail, the effect of doping mode on the photocatalytic activity of TiO2 films showing that Mn non-uniform doping can greatly enhance the activity. In this study we looked at the effect of doping concentration on the photocatalytic activity of the TiO2 films. In this paper, the thin films were characterized by UV-vis spectrophotometer and electrochemical workstation. The activity of the photocatalyst was also evaluated by photocatalytic degradation rate of aqueous methyl orange under UV radiation. The results illustrate that the TiO2 thin film doped by Mn non-uniformly at the optimal dopant concentration (0.7 at %) is of the highest activity, and on the contrary, the activity of those doped uniformly is decreased. As a comparison, in 80 min, the degradation rate of methyl orange is 62 %, 12 % and 34 % for Mn non-uniform doping film (0.7 at %), the uniform doping film (0.7 at %) and pure titanium dioxide film, respectively. We have seen that, for the doping and the pure TiO2 films, the stronger signals of open circuit potential and transient photocurrent, the better photocatalytic activity. We also discusse the effect of dopant concentration on the photocatalytic activity of the TiO2 films in terms of effective separation of the photon-generated carriers in the semiconductor. (C) Versita Warsaw and Springer-Verlag Berlin Heidelberg. All rights reserved.

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The photocatalytic degradation performance of photocatalysts TiO2 supported on 13-X, Na-Y, 4A zeolites with different loading content was evaluated using the photocatalytic oxidation of dyes direct fast scarlet 4BS and acid red 3B in aqueous medium. The results showed that the best reaction dosage of TiO2-zeolite catalysts is about 2 g/l and the photocatalytic kinetics follows first order for all supported catalysts. The photocatalytic activity order of the three series catalysts is 13X type >Y type >4A type. The physical state of titanium dioxide on the supports is evaluated by X-ray photoelectron spectra (XPS), powder X-ray diffraction (XRD), BET, and FTIR. (C) 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.