INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO TÉRMICO NO NANOCOMPÓSITO FOTOCATALISADOR ZnO/TiO2

ZnO/TiO2 nanocomposites were prepared by impregnating zinc acetate dihydrate on the surface of titanium dioxide P25, followed by thermal treatment at 350, 600, 750, and 900 °C, in order to investigate the TiO2 phase and titanate formation and the role of the latter in the photocatalytic activity of the nanocomposite. In the nanocomposites, the anatase-to-rutile transition is favored due to the presence of Zn2+, and the conversion is nearly complete at 750 °C. The presence of zinc metatitanate in the sample heated at 600 °C had no significant effect on the nanocomposite photocatalytic activity.

Hidrogeneoftalato de potássio como molécula modelo para estudos de adsorção sobre TiO2

Este trabalho teve por objetivo utilizar o hidrogenoftalato de potássio como molécula modelo para estudos de adsorção em TiO2. Os resultados de adsorção do hidrogeneoftalato sobre TiO2 se ajustaram aos modelos de adsorção propostos por Langmuir e Freundlich, sendo que o modelo de Freundlich descreveu melhor o fenômeno. A adsorção foi função da temperatura e a capacidade de adsorção aumentou de 2,4 para 4,5 mg.g-1 quando se elevou a temperatura de 20 para 30ºC.

Síntese e caracterização textural do catalisador CeO2/TiO2 obtido via sol-gel: fotocatálise do composto modelo hidrogenoftalato de potássio

Este trabalho descreve um método de modificação do TiO2 obtido pelo processo sol-gel, através da adição de óxido de cério no momento da síntese. O material foi caracterizado por adsorção de N2 a 77K. A adição de CeO2 aumenta a área específica do catalisador em 135% e reduz o diâmetro de poros. A atividade catalítica desses materiais foi verificada frente à reação de foto-decomposição do hidrogenoftalato de potássio e comparada ao TiO2 comercial P25 da Degussa.

Photoelectrocatalytical degradation of basic blue 41 dye using nanoporous semiconductor of Ti/TiO2

O presente trabalho investiga a degradação fotoeletrocatalítica do corante Azul Básico 41 (AB 41) amplamente utilizado na tintura de fibras sintéticas, utilizando um semicondutor Ti/TiO2 como fotoanodo. 100% de degradação foi obtida após 60 min de tratamento de 8,33x10-5 mol L-1 do corante em 0,1 mol L−1 Na2SO4, pH 2 sob densidade de corrente de 0,40 mA cm−2 e irradiação UV. Ainda foi obtido 80% de remoção de carbono orgânico total, cuja oxidação segue uma reação de pseudo-primeira ordem com constante de velocidade inicial de -0,040 mim-1 e uma eficiência de corrente de 51%. Os resultados são superiores á fotocatálise convencional nas mesmas condições sem a polarização do fotoanodo que leva a 65% de mineralização sob constante de velocidade de -0,024 mim-1.

Hydrogen Sensor Application of Anodic Titanium Oxide Nanostructures

Hydrogen (H2) fuel cells have been considered a promising renewable energy source. The recent growth of H2 economy has required highly sensitive, micro-sized and cost-effective H2 sensor for monitoring concentrations and alerting to leakages due to the flammability and explosiveness of H2 Titanium dioxide (TiO2) made by electrochemical anodic oxidation has shown great potential as a H2 sensing material. The aim of this thesis is to develop highly sensitive H2 sensor using anodized TiO2. The sensor enables mass production and integration with microelectronics by preparing the oxide layer on suitable substrate. Morphology, elemental composition, crystal phase, electrical properties and H2 sensing properties of TiO2 nanostructures prepared on Ti foil, Si and SiO2/Si substrates were characterized. Initially, vertically oriented TiO2 nanotubes as the sensing material were obtained by anodizing Ti foil. The morphological properties of tubes could be tailored by varying the applied voltages of the anodization. The transparent oxide layer creates an interference color phenomena with white light illumination on the oxide surface. This coloration effect can be used to predict the morphological properties of the TiO2 nanostructures. The crystal phase transition from amorphous to anatase or rutile, or the mixture of anatase and rutile was observed with varying heat treatment temperatures. However, the H2 sensing properties of TiO2 nanotubes at room temperature were insufficient. H2 sensors using TiO2 nanostructures formed on Si and SiO2/Si substrates were demonstrated. In both cases, a Ti layer deposited on the substrates by a DC magnetron sputtering method was successfully anodized. A mesoporous TiO2 layer obtained on Si by anodization in an aqueous electrolyte at 5°C showed diode behavior, which was influenced by the work function difference of Pt metal electrodes and the oxide layer. The sensor enabled the detection of H2 (20-1000 ppm) at low operating temperatures (50–140°C) in ambient air. A Pd decorated tubular TiO2 layer was prepared on metal electrodes patterned SiO2/Si wafer by anodization in an organic electrolyte at 5°C. The sensor showed significantly enhanced H2 sensing properties, and detected hydrogen in the range of a few ppm with fast response/recovery time. The metal electrodes placed under the oxide layer also enhanced the mechanical tolerance of the sensor. The concept of TiO2 nanostructures on alternative substrates could be a prospect for microelectronic applications and mass production of gas sensors. The gas sensor properties can be further improved by modifying material morphologies and decorating it with catalytic materials.

Carbon-decorated FePt nanoparticles

FePt magnetic nanoparticles are an important candidate material for many future magnetic applications. FePt exists as two main phases, that is, a disordered face-centered cubic (fcc) structure, which is generally prepared by chemical methods at low temperatures, and the high-temperature chemically ordered face-centered tetragonal (fct) structure. The fee FePt, with low coercivity but associated with superparamagnetic properties, may find applications as a magnetic fluid or as a nanoscale carrier for chemical or biochemical species in biomedical areas, while fct FePt is proposed for use in ultrahigh-density magnetic recording applications. However, for both of these applications an enhancement of the intrinsically weak magnetic properties, the avoidance of magnetic interferences from neighbor particles, and the improved stability of the small magnetic body remain key practical issues. We report a simple synthetic method for producing FePt nanoparticles that involves hydrothermal treatment of Fe and Pt precursors in glucose followed by calcination at 900 degrees C. This new method produces thermally stable spheroidal graphite nanoparticles (large and fullerene-like) that encapsulate or decorate FePt particles of ca. 5 nm with no severe macroscopic particle coalescence. Also, a low coercivity of the material is recorded; indicative of small magnetic interference from neighboring carbon-coated particles. Thus, this simple synthetic method involves the use of a more environmentally acceptable glucose/aqueous phase to offer a protective coating for FePt nanoparticles. It is also believed that such a synthetic protocol can be readily extended to the preparation of other graphite-coated magnetic iron alloys of controlled size, stoichiometry, and physical properties.

a-b axis-oriented lanthanum doped Bi4Ti3O12 thin films grown on a TiO2 buffer layer

a-b axis-oriented, lanthanum doped Bi4Ti3O12 (BLT) thin films with a TiO2 rutile buffer layer deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates were grown by the soft chemical method. Butterfly dielectric behavior has been achieved and can be ascribed to the ferroelectric domain switching. The remanent polarization and the coercive voltage for the film deposited on TiO2 buffer layer were 22.2 mu C/cm(2) and 1.8 V, respectively. Random-oriented BLT films showed a reduction in switching polarization when compared to the a-b axis-oriented films. Due to the excellent physical properties, these films are a promising candidate for use in lead-free applications in ferroelectric devices. (c) 2006 American Institute of Physics.

Avaliação de processos de degradação de corantes dispersos por técnicas eletroquímica e fotoeletroquímica usando eletrodos de Pt, filmes finos e nanotubos de 'TI'/'TIO IND. 2' e bicomponentes 'W'/'WO IND. 3'/'TIO IND. 2'

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Sintese e aplicação de filmes biocomponentes nanoestruturados de 'TI'/'TI''O IND.2'/'W''O IND.3' por template e 'SI'/'TI''O IND.2'/'PT' por heterojunção em conversão de energia solar e remediação ambiental

Pós-graduação em Química - IQ

Estudo da redução fotocatalítica e fotoeletrocatalítica de 'CO IND. 2' em meio aquoso sobre 'CU'/'CU IND. 2 'O'', 'TI' 'O IND. 2'/'PT', 'CU''NB' 'O IND. 3' - 'CU''O' e 'CU IND. 0,85''ZN IND. 0,15''NB IND. 2''O IND.6' como catalisadores para formação de metanol

Pós-graduação em Química - IQ

Catalisadores nanoestruturados contendo ligas de 'PT' e 'TI''O IND.2' para a oxidação eletroquímica de etanol

Pós-graduação em Química - IQ

Photoelectrochemical Hydrogen Generation and Concomitant Organic Dye Oxidation under TiO2 Nanotube

The present work describes the photoelectrochemical hydrogen generation during a photodegradation of an organic compound. For this, it was chosen the reactive black 5 dye as a model of organic pollutant and its oxidation under TiO2 nanotube in a two compartment cell. The photoelectrocatalysis is conducted in 0.1 mol L-1 Na2SO4 pH 6 medium under photoanode biased at +1.0 V (SCE) and activated by UV and visible light using 150W Xe-Arc lamp (Oriel) and 125 W Hg lamp (Osram). The concomitant hydrogen production was monitored at cathodic compartment using a Pt cathode. Using optimized condition of Na2SO4 0.1 mol L-1 pH 6 as supporting electrolyte, applied potential of +1.0V it was verified 100% of discoloration and 72% of TOC removal of 1.0 x 10(-5) mol L-1 Reactive Black 5 dye after 120 min of treatment (rate constant of 10.6 x10(-2) min(-1)). The concomitant hydrogen generation was 44% in this condition.

Sistemi a base di Pt/ossido di grafene per la riduzione catalitica del 5-idrossimetilfurfurale

L’ossido di grafene è caratterizzato da una elevata quantità di gruppi funzionali contenenti ossigeno sia sulla superficie che sui bordi e grazie ad essi è altamente disperdibile in acqua. Questa peculiare caratteristica permette il suo utilizzo come catalizzatore nelle reazioni in fase liquida. I materiali grafenici possono essere impiegati come catalizzatori e come supporti in diversi campi della catalisi, tra cui la bioraffineria. Uno dei principali derivati da biomasse è il 5-idrossimetilfurfurale (HMF). In questa tesi è stata investigata la reazione di riduzione selettiva del gruppo aldeidico di HMF per ottenere 2,5-bisidrossimetilfurano (BHMF), utilizzato per la produzione di polimeri e come intermedio per la produzione di acido adipico ed esametilediammina. In questo lavoro di tesi si è cercato di sviluppare un catalizzatore in grado di operare a bassa temperatura e con basse pressioni di H2, utilizzando acqua come solvente. Lo scopo di questo lavoro è stato quindi lo studio e la caratterizzazione di catalizzatori eterogenei in pellet a base di Pt/ossido di grafene/ossidi ceramici (TiO2, Al2O3) e la loro applicazione nella reazione di riduzione del 5-idrossimetilfurfurale (HMF) a 2,5-bisidrossimetilfurano (BHMF) in fase liquida. Per lo sviluppo del catalizzatore sono state indagate diverse vie di sintesi e diversi precursori di Pt. Per conoscere le condizioni ottimali di reazione, selezionare il supporto ottimale e studiare l’influenza dell’area superficiale sono stati preparati catalizzatori tradizionali di riferimento in polvere. Le prestazioni dei catalizzatori in polvere sono state inoltre confrontate con i catalizzatori analoghi in pellet per verificare l’influenza del trasferimento di materia. Infine, si è studiata l’influenza del GO nell’attività catalitica utilizzando due forme cristalline di titania. I dati catalitici ottenuti sono stati confrontati con dei catalizzatori convenzionali in polvere di Pt supportato su carbone (grafene e carbone attivo). Le proprietà dei catalizzatori preparati sono state messe in relazione con la loro attività catalitica.

Biossensores de pH, ureia e glicose utilizando a microeletrônica de filmes finos de AZO e TIO2

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de biossensores de pH, ureia e glicose, utilizando óxidos como plataforma para a parte seletiva. Os filmes finos de óxidos condutores foram produzidos por diferentes técnicas de deposição, como spin-coat, dip-coat, spray-pyrolysis e casting. Os materiais fabricados foram AZO e TiO2, ambos depositados sobre substratos de FTO, ITO ou vidro hidroflilizado. O número de camadas foi variado para cada técnica e as caracterizações morfológicas e estruturais foram feitas por MEV, DRX e FTIR. As caracterizações elétricas foram feitas por EGFET e voltametria cíclica. Os filmes foram testados como sensores de pHs na faixa de 2 a 8. O filme depositado com AZO em substrato de FTO pela técnica de spray-pyrolysis apresentou melhor resposta, com sensibilidade de 31,7 mV/pH entre toda a faixa de pHs do 2 ao 8. Já para os filmes de TiO2, o filme produzido por dip-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou sensibilidade de 37,8 mV/pH entre a faixa de pHs de 2 a 8. Paralelamente, os filmes tiveram suas superfícies funcionalizadas com proteínas como urease ou glicose oxidase. Neste caso, os dispositivos foram testados entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL de ureia e glicose. Como biossensor de ureia, o filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou a maior sensibilidade, com valor 3,32 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 120 mg/dL. Para os filmes estudados como biossensores de glicose, o melhor resultado também foi obtido pelo filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO, apresentando sensibilidade em torno de 6,18 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL. Alguns resultados encontrados foram iguais ou melhores aos encontrados na literatura vigente, mesmo que os dispositivos ainda são passíveis de otimização.

Improving the Photoelectrochemical Response of TiO2 Nanotubes upon Decoration with Quantum-Sized Anatase Nanowires

TiO2 nanotubes (NTs) have been widely used for a number of applications including solar cells, photo(electro)chromic devices, and photocatalysis. Their quasi-one-dimensional morphology has the advantage of a fast electron transport although they have a relatively reduced interfacial area compared with nanoparticulate films. In this study, vertically oriented, smooth TiO2 NT arrays fabricated by anodization are decorated with ultrathin anatase nanowires (NWs). This facile modification, performed by chemical bath deposition, allows to create an advantageous self-organized structure that exhibits remarkable properties. On one hand, the huge increase in the electroactive interfacial area induces an improvement by 1 order of magnitude in the charge accumulation capacity. On the other hand, the modified NT arrays display larger photocurrents for water and oxalic acid oxidation than bare NTs. Their particular morphology enables a fast transfer of photogenerated holes but also efficient mass and electron transport. The importance of a proper band energy alignment for electron transfer from the NWs to the NTs is evidenced by comparing the behavior of these electrodes with that of NTs modified with rutile NWs. The NT-NW self-organized architecture allows for a precise design and control of the interfacial surface area, providing a material with particularly attractive properties for the applications mentioned above.