Minimal levels of ultraviolet light enhance the toxicity of TiO2 nanoparticles to two representative organisms of aquatic systems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparation of TiO2/SnO2 Thin Films by Sol-Gel Method and Periodic B3LYP Simulations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fractografia quantitativa e o conceito de tenacidade à fratura para a análise do efeitodo choque térmicos em TiO2

The present study evaluated the use of semicircular bending test (SCB) as an alternative to conventional bending test to examine the effect of thermal shock. Still, studies the behavior of fracture surfaces generated by monofractal behavior analysis, which allows us to evaluate the contributions of the microstructure and the mechanical context in forming reliefs during the crack propagation. The fractal analysis is made from elevation maps obtained by reconstruction method by extension of the focus stacks of digital images acquired in microscope. The specimens used were samples semicircular pressed TiO2 (rutile) with and without heat shock, prepared for testing mode I loading. Were also produced, specimens in the form of bars for Weibull statistical analysis. From the three-point bending test, we found the variation of fracture toughness between the samples after the heat shock and natural condition. The SCB test was feasible for the analysis of thermal shock resistance. The results showed that the value of the fracture toughness decreases as the heat shock treatment

Photocatalytic decomposition of rhodamine-B using scandium and silver-modified TiO2 Powders

Semiconductor-mediated photocatalytic oxidation is an interesting method for water decontamination and a specially modified TiO2 is said to be a promising material. This study verified that the synthesis of 1wt%Ag modified-Sc0.01Ti0.99O1.995 powder samples prepared by Polymeric Precursor Method is capable of forming a mixture of anatase-rutile phase with high photocatalytic performance. This kind of material is found to have a lower bandgap compared to the TiO2-anatase commercial powders, which can be associated to an innovative hybrid modification. The simultaneous insertion of scandium in order to generate a p-type semiconductor and a metallic silver nanophase acting as an electron trapper demonstrated being capable of enhancing the degradation of rhodamine B compared to the commercial TiO2. In spite of the different thermal treatments or phase amounts, the hybrid modified powder samples showed higher photocatalytic activity than the commercial ones.

Fabricação de membranas fibrosas de compósito PVDF/TIO2 pelo método de fiação por sopro em solução

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

Biomarker evaluation in fish after prolonged exposure to nano-TiO2: influence of illumination conditions and crystal phase

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Pigments based on Cr and Sb doped TiO2 prepared by microemulsion-mediated solvothermal synthesis for inkjet printing on ceramics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthesis and characterization of nanostructured TiO2-SnO2 composite

Nanostructured composites based on titanium dioxide have been studied in order to improve optical and photo-catalytic properties, as well as their performance in gas sensors. In this work, titanium and tin dioxides were simultaneously synthesized by the polyol method resulting in TiO2 platelet coated with SnO2 nanoparticles as was observed by scanning electron microscopy. The thermal analysis showed that the combined synthesis promotes more easily the crystallization of the TiO2 rutile phase. The composite obtained after heat treatment at 500 degrees C showed to be formed of almost only rutile phases of both oxides. The optical properties analyzed by UV-Vis spectroscopy showed that the combined oxides have higher absorbance, which reinforces a model found in the literature based on the flow of photo-generated electrons to the conduction band of SnO2 delaying the recombination of charges.

Investigation of photoinduced electrical properties in the heterojunction TiO2/SnO2

TiO2/SnO2 thin films heterostructures were grown by the sol-gel dip-coating technique. It was found that the crystalline structure of TiO2 depends on the annealing temperature and the substrate type. TiO2 films deposited on glass substrate, submitted to thermal annealing until 550 degrees C, present anatase structure, whereas films deposited on quartz substrate transform to rutile structure when thermally annealed at 1100 degrees C. When structured as rutile, this oxide semiconductor has very close lattice parameters to those of SnO2, making easier the heterostructure assembling. The electrical properties of TiO2/SnO2 heterostructure were evaluated as function of temperature and excitation with different light sources. The temperature dependence of conductivity is dominated by a deep level with energy coincident with the second ionization level of oxygen vacancies in SnO2, suggesting the dominant role of the most external layer material (SnO2) to the electrical transport properties. The fourth harmonic of a Nd:YAG laser line (4.65 eV) seems to excite the most external layer whereas a InGaN LED (2.75 eV) seems to excite electrons from the ground state of a quantized interfacial channel as well as intrabandgap states of the TiO2 layer.

Preparação, caracterização e estudo da eficiência na fotodegradação e adsorção de Rodamina B de heteroestruturas de TiO2/α-Fe2O3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Photoconduction action spectra of regio-regular poly(3-hexylthiopene):TiO2 diodes

The development of polymer-based photovoltaic devices brings the promise of low-cost and lightweight solar energy conversion systems. This technology requires new materials and device architectures with enhanced efficiency and lifetime, which depends on the understanding of charge-transport mechanisms. Organic films combined with electronegative nanoparticles may form systems with efficient dissociation of the photogenerated excitons, thus increasing the number of carriers to be collected by the electrodes. In this paper we investigate the steady-state photoconductive action spectra of devices formed by a bilayer of regio-regular poly(3-hexylthiophene) (RRP3HT) and TiO2 sandwiched between ITO and aluminum electrodes (ITO/TiO2:RRP3HT/Al). Photocurrents were measured for distinct bias voltages with illumination from either side of the device. Heterojunction structures were prepared by spin coating a RRP3HT film on an already deposited TiO2 layer on ITO. Symbatic and antibatic curves were obtained and a model for photocurrent action spectra was able to fit the symbatic responses. The quantum yield increased with the electric field, indicating that exciton dissociation is a field-assisted process as in an Onsager mechanism. Furthermore, the quantum yield was significantly higher when illumination was carried out through the ITO electrode onto which the TiO2 layer was deposited, as the highly electronegative TiO2 nanoparticles were efficient in exciton dissociation.

Processi di deposizione di blocking layers di TiO2 per Dye - Sensitized Solar Cells (DSSC)

Le Dye – Sensitized Solar Cells (DSSC) sono attualmente considerate tra le alternative più promettenti al fotovoltaico tradizionale. I ridotti costi di produzione e l’elevata versatilità di utilizzo rappresentano i punti di forza di questi dispositivi innovativi. Ad oggi la ricerca è concentrata prevalentemente sull’incremento delle prestazioni delle DSSC, ottenibile solamente attraverso un miglioramento delle funzioni dei singoli componenti e dell’interazione sinergica tra questi. Tra i componenti, ha recentemente assunto particolare interesse il blocking layer (BL), costituito generalmente da un film sottile di TiO2 depositato sulla superficie dell’anodo (FTO) e in grado di ottimizzare i fenomeni all’interfaccia FTO/TiO2/elettrolita. Nel corso di questo lavoro di tesi si è rivolta l’attenzione prevalentemente sulle caratteristiche del BLs (ad esempio proprietà morfologico – strutturali) cercando di mettere in correlazione il processo di deposizione con le caratteristiche finali del film ottenuto. A questo scopo è stato ottimizzato un processo di deposizione dei film via spin coating, a partire da soluzioni acquosa o alcolica di precursore (TiCl4). I film ottenuti sono stati confrontati con quelli depositati tramite un processo di dip coating riportato in letteratura. I BLs sono stati quindi caratterizzati tramite microscopia (SEM – AFM), spettrofotometria (UV.- Vis) e misure elettrochimiche (CV – EIS). I risultati ottenuti hanno messo in evidenza come i rivestimenti ottenuti da soluzione acquosa di precursore, indipendentemente dalla tecnica di deposizione utilizzata (spin coating o dip coating) diano origine a film disomogenei e scarsamente riproducibili, pertanto non idonei per l’applicazione nelle DSSC. Viceversa, i BLs ottenuti via spin coating dalla soluzione alcolica di TiCl4 sono risultati riproducibili, omogenei, e uniformemente distribuiti sulla superficie di FTO. Infine, l’analisi EIS ha in particolare evidenziato un effettivo aumento della resistenza al trasferimento di carica tra elettrodo FTO ed elettrolita in presenza di questi BLs, fenomeno generalmente associato ad un efficace blocking effect.

Crescita e analisi strutturale di film nanoparticellari di titania

Il lavoro di questa tesi è incentrato sulla crescita e lo studio delle proprietà strutturali di sistemi nanostrutturati di titanio e ossido di titanio, prodotti mediante la tecnica della condensazione in gas inerte. Lo studio è finalizzato in particolare ad ottenere un materiale idoneo per la produzione di idrogeno tramite la foto-elettrolisi. Nel primo capitolo viene descritto a livello teorico il processo di scissione dell’acqua all’interno di celle foto-elettrochimiche, in cui viene impiegato il TiO2 (titania) come foto-anodo. Nel secondo capitolo viene introdotta la tecnica di crescita, viene descritta la macchina utilizzata illustrandone vantaggi e limitazioni. Inoltre viene fornita una descrizione teorica del tipo di crescita che avviene all’interno della camera di evaporazione. Allo scopo di comprendere meglio questi processi, vengono riportati nel capitolo 3 alcuni studi, basati su principi primi, riguardanti la stabilità di fase e le trasformazioni di fase per i tre principali polimorfi del TiO2. Nel capitolo 4 sono illustrate le tecniche impiegate per l’indagine strutturale: diffrazione e assorbimento di raggi X con relativa analisi dati, microscopia elettronica a scansione. Prima di misurare l’attività fotocatalitica dei campioni di nanoparticelle di titania, è necessario condurre delle misure di fotocorrente in una cella foto-elettrochimica, i risultati di queste analisi di tipo funzionale sono presentati nel capitolo 5. Nel capitolo 6 sono riportate le conclusioni del lavoro di tesi.

Pre-edge analysis of X-rays absorption spectra in TiO2 modified films

The thesis is mainly focused on the pre-edge analysis of XAS spectra of Ti HCF sample hexacyanocobaltate and hexacyanoferrate samples doped on a Indium Tin Oxide (ITO) thin film. The work is aimed at the determination of Ti oxidation state, as well as indication of various coordination number in the studied samples. The experiment have been conducted using XAFS (X-ray absorption fine structure)beamline at Elettra synchrotron, Trieste (Italy) under supervision of Professor Marco Giorgetti, Department of Industrial Chemistry, University of Bologna. The Master thesis accreditation to fullfill the ASC Master of Advanced Spectroscopy in Chemistry Degree requirement.

Sintesi e caratterizzazione di film nanoparticellari di biossido di titanio drogato con vanadio

Il lavoro di questa tesi è incentrato sulla sintesi di film nanoparticellari di TiO2 con drogaggio di vanadio e analisi delle loro proprietà, prodotti tramite la tecnica IGC. Lo studio è finalizzato ad ottenere un materiale idoneo per la costruzione di fotoelettrodi da utilizzare per la produzione di idrogeno tramite la fotoelettrolisi dell'acqua. Si è impiegata la titania perché è uno dei materiali più promettenti grazie alla sua facilità di fabbricazione, il basso costo, la resistenza alla corrosione in soluzioni elettrolitiche e alla fotocorrosione e alle sue buone proprietà fotocatalitiche. Il drogaggio di vanadio rappresenta una possibile soluzione dei principali problemi che affliggono il materiale, come lo scarso assorbimento del range visibile e la rapida ricombinazione dei portatori di carica. Nel primo capitolo è presente una breve descrizione teorica del processo di produzione di idrogeno tramite split fotocatalitico dell'acqua all'interno di PEC nelle quali la TiO2 è utilizzata come fotoanodo. Nel secondo capitolo è presente una breve digressione sulle proprietà morfologico-strutturali, cristalline, elettroniche e sulla stabilità e le trasformazioni di fase dei principali polimorfi della TiO2. Infine una descrizione del sistema Titanio-Vanadio. Nel terzo capitolo viene presentato il sistema di crescita sia illustrando la teoria che sta dietro alla tecnica che descrivendo nei dettagli l'apparato IGC. Vengono infine presentati i campioni sintetizzati durante questo lavoro di tesi. Nel quarto capitolo vengono presentati i risultati delle indagini condotte per determinare le proprietà dei nostri campioni. E' stata dapprima effettuata un'analisi morfologica con un SEM e una semi-quantitativa con l'EDX. Sono state determinate le proprietà strutturali e la presenza delle fasi cristalline, a diversi trattamenti termici, con l'XRD. Si sono poi testate le proprietà ottiche e in particolare dell'assorbimento con misure di trasmittanza spettrale. Infine si è caratterizzata la struttura locale elettronica e cristallina tramite XAS e le dinamiche di rilassamento dei portatori di carica con TR-XAS.