Vida útil de revestimento frio e autolimpante.

Considerando aspectos relacionados ao conforto térmico nas edificações e redução da demanda de energia para resfriamento, a utilização de revestimentos frios (que refletem boa parcela da radiação solar recebida e emitem calor) no envelope construtivo pode ser uma alternativa viável para alcançar estas condições. No entanto, a sua durabilidade é o caminho crítico. O presente estudo tem o objetivo de determinar a durabilidade de revestimento multifuncional que reúne as propriedades: fria e autolimpante. Para alcançar esta meta foi formulado um revestimento cimentício monocamada, com e sem a adição de pigmento, ambos com elevada refletância solar e emissividade iniciais. Para manter a refletância ao longo do tempo foi realizada a aplicação de TiO2 anatásio aos revestimentos de duas formas, na primeira as partículas foram adicionadas à matriz cimentícia, enquanto na segunda foram aplicadas superficialmente como pós-tratamento. A exposição à radiação UV proporciona a fotoativação do anatásio que possui capacidade de oxidação da matéria orgânica e alteração do ângulo de contato entre a água e a superfície, facilitando o arraste das sujidades quando esta é molhada tornando-a autolimpante. A manutenção das propriedades frias e a permanência das partículas de TiO2 sobre a superfície foram avaliadas após 6 e 12 meses de exposição natural em estações localizadas nas cidades de Ubatuba, Pirassununga e São Paulo. Após o envelhecimento observou-se a influência determinante das características dos sítios de exposição no comportamento dos materiais. Dentre as formas de aplicação do anatásio verificou-se uma melhora sutil no desempenho dos revestimentos com adição de TiO2 à matriz cimentícia em relação à aplicação superficial do pós-tratamento. O processo de lixiviação observado em ambos os revestimentos expôs as partículas encapsuladas na argamassa com adição de TiO2, enquanto no pós-tratamento houve a remoção da camada superficial de anatásio. Por esse motivo o revestimento com adição apresentou interação com a radiação UV e material a ser degradado por mais tempo. Entretanto os resultados sugeriram que o tempo de exposição foi insuficiente para afirmar este comportamento, pois os resultados são próximos entre si.

Síntese e caracterização de nanomateriais superparamagnéticos do tipo core-shell para aplicação em catálise e biomedicina

As diversas aplicações tecnológicas de nanopartículas magnéticas (NPM) vêm intensificando o interesse por materiais com propriedades magnéticas diferenciadas, como magnetização de saturação (MS) intensificada e comportamento superparamagnético. Embora MNP metálicas de Fe, Co e bimetálicas de FeCo e FePt possuam altos valores de MS, sua baixa estabilidade química dificulta aplicações em escala nanométrica. Neste trabalho foram sintetizadas NPM de Fe, Co, FeCo e FePt com alta estabilidade química e rigoroso controle morfológico. NPM de óxido metálicos (Fe e Co) também foram obtidas. Dois métodos de síntese foram empregados. Usando método baseado em sistemas nanoheterogêneos (sistemas micelares ou de microemulsão inversa), foram sintetizadas NPM de Fe3O4 e Co metálico. Foram empregados surfactantes cátion-substituídos: dodecil sulfato de ferro(III) (FeDS) e dodecil sulfato de cobalto(II) (CoDS). Para a síntese das NPM, foram estudados e determinados a concentração micelar crítica do FeDS em 1-octanol (cmc = 0,90 mmol L-1) e o diagrama de fases pseudoternário para o sistema n-heptano/CoDS/n-butanol/H2O. NPM esferoidais de magnetita com3,4 nm de diâmetro e comportamento quase-paramagnético foram obtidas usando sistemas micelares de FeDS em 1-octanol. Já as NPM de Co obtidas via microemulsão inversa, apesar da larga distribuição de tamanho e baixa MS, são quimicamente estáveis e superparamagnéticas. O segundo método é baseado na decomposição térmica de complexos metálicos, pelo qual foram preparadas NPM esféricas de FePt e de óxidos metálicos (Fe3O4, FeXO1-X, (Co,Fe)XO1-X e CoFe2O4) com morfologia controlada e estabilidade química. O método não mostrou a mesma efetividade na síntese de NPM de FeAg e FeCo: a liga FeAg não foi obtida enquanto que NPM de FeCo com estabilidade química foram obtidas sem controle morfológico. NPM de Fe e FeCo foram preparadas a partir da redução térmica de NPM de Fe3O4 e CoFe2O4, as quais foram previamente recobertas com sílica. A sílica previne a sinterização inter-partículas, além de proporcionar caráter hidrofílico e biocompatibilidade ao material. As amostras reduzidas apresentaram aumento dos valores de MS (entre 21,3 e 163,9%), o qual é diretamente proporcional às dimensões das NPM. O recobrimento com sílica foi realizado via hidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) em sistema de microemulsão inversa. A espessura da camada de sílica foi controlada variando-se o tempo de reação e as concentrações de TEOS e de NPM, sendo então proposto um mecanismo do processo de recobrimento. Algumas amostras receberam um recobrimento adicional de TiO2 na fase anatase, para o qual foi empregado etilenoglicol como solvente e ligante para formação de glicolato de Ti como precursor. A espessura da camada de TiO2 (2-12 nm) é controlada variando as quantidades relativas entre NPM e o precursor de Ti. Ensaios de hipertermia magnética foram realizados para as amostras recobertas com sílica. Ensaios de hipertermia magnéticas mostram grande aumento da taxa de aquecimento das amostras após a redução térmica, mesmo para dispersões diluídas de NPM (0,6 a 4,5 mg mL-1). Taxas de aquecimento entre 0,3 e 3,0oC min-1 e SAR entre 37,2 e 96,3 W g-1. foram obtidos. A atividade fotocatalítica das amostras recobertas foram próximas à da fase anatase pura, com a vantagem de possuir um núcleo magnético que permite a recuperação do catalisador pela simples aplicação de campos magnéticos externos. Os resultados preliminares dos ensaios de hipertermia magnética e fotocatálise indicam um forte potencial dos materiais aqui relatados para aplicações em biomedicina e em fotocatálise.

Synthesis of high surface area TiO2 nanoparticles by mild acid treatment with HCl or HI for photocatalytic propene oxidation

Nanostructured TiO2 photocatalysts with small crystalline sizes have been synthesized by sol-gel using the amphiphilic triblock copolymer Pluronic P123 as template. A new synthesis route, based on the treatment of TiO2 xerogels with acid-ethanol mixtures in two different steps, synthesis and extraction-crystallization, has been investigated, analyzing two acids, hydrochloric and hydriodic acid. As reference, samples have also been prepared by extraction-crystallization in ethanol, being these TiO2 materials amorphous and presenting higher porosities. The prepared materials present different degrees of crystallinity depending on the experimental conditions used. In general, these materials exhibit high surface areas, with an important contribution of microporosity and mesoporosity, and with very small size anatase crystals, ranging from 5 to 7 nm. The activity of the obtained photocatalysts has been assessed in the oxidation of propene in gas phase at low concentration (100 ppmv) under a UVA lamp with 365 nm wavelength. In the conditions studied, these photocatalysts show different activities in the oxidation of propene which do not depend on their surface areas, but on their crystallinity and band gap energies, being sample prepared with HCl both during synthesis and in extraction-crystallizations steps, the most active one, with superior performance than Evonik P25.

Photocatalytic oxidation of propene in gas phase at low concentration by optimized TiO2 nanoparticles

In the present study, nanocrystalline titanium dioxide (TiO2) was prepared by sol–gel method at low temperature from titanium tetraisopropoxide (TTIP) and characterized by different techniques (gas adsorption, XRD, TEM and FTIR). Variables of the synthesis, such as the hydrolyzing agent (acetic acid or isopropanol) and calcination temperatures (300–800 °C), were analyzed to get uniform size TiO2 nanoparticles. The effect that these two variables have on the structure of the resultant TiO2 nanoparticles and on their photocatalytic activity is investigated. The photocatalytic activities of TiO2 nanoparticles were evaluated for propene oxidation at low concentration (100 ppmv) under two different kinds of UV light (UV-A ∼ 365 nm and UV-C ∼ 257.7 nm) and compared with Degussa TiO2 P-25, used as reference sample. The results show that both hydrolyzing agents allow to prepare TiO2 nanoparticles and that the hydrolyzing agent influences the crystalline structure and its change with the thermal treatments. Interestingly, the prepared TiO2 nanoparticles possess anatase phase with small crystalline size, high surface area and higher photocatalytic activity for propene oxidation than commercial TiO2 (Degussa P-25) under UV-light. Curiously, these prepared TiO2 nanoparticles are more active with the 365 nm source than with the 257.7 nm UV-light, which is a remarkable advantage from an application point of view. Additionally, the obtained results are particularly good when acetic acid is the hydrolyzing agent at both wavelengths used, possibly due to the high crystallinity, low anatase phase size and high surface oxygen groups’ content in the nanoparticles prepared with it, in comparison to those prepared using isopropanol.

Structural and photoelectrochemical properties of porous TiO2 nanofibers decorated with Fe2O3 by sol-flame

The hybrid structure of Fe2O3 nanoparticles/TiO2 nanofibers (NFs), combines the merits of large surface areas of TiO2 NFs and absorption in ultraviolet light–visible light range. This structure can be used for many applications such as photoelectrochemical water splitting and photo-catalysis. Here, a sol-flame method is used for depositing Fe2O3 on TiO2 NFs that were prepared by hydrothermal on Ti sheets. The obtained materials were characterized by XRD, SEM, UV/Vis diffuse reflectance, Raman, and XPS. The results revealed the formation of rutile and anatase crystalline phases together with Fe2O3. This process moves the absorption threshold of TiO2 NFs support into visible spectrum range and enhances the photocurrent in comparison to bare TiO2 NFs, although no hole scavenger was used. The impedance measurement at low and high frequencies revealed an increase in series resistance and a decrease in resistance of charge transfer with sol-flame treatment time. A mechanism for explaining the charge transfer in these TiO2 NFs decorated with Fe2O3 nanoparticles was proposed.

Organotitanias: a versatile approach for band gap reduction in titania based materials

The reduction of the band gap of titania is critically important to fully utilize its photocatalytic properties. Two main strategies, i.e. doping and partial reduction of Ti(IV), are the main alternatives available to date. Herein, we report a new synthesis strategy based on one-pot co-condensation of in situ prepared polymetallic titanium-alkoxide complexes with titanium tetrabutoxide. Using this direct reaction, it is possible to introduce organic compounds in the anatase phase, causing site distortions in the crystalline structure of the network. By using this strategy, a yellow and a black titania have been produced, with the latter showing a remarkable photocatalytic activity under visible-light.

Titania–Silica Materials for Enhanced Photocatalysis

Mesoporous titania–organosilica nanoparticles comprised of anatase nanocrystals crosslinked with organosilica moieties have been prepared by direct co-condensation of a titania precursor, tetrabuthylortotitanate (TBOT), with two organosilica precursors, 1,4-bis(triethoxysilyl) benzene (BTEB) and 1,2-bis(triethoxysilyl) ethane (BTEE), in mild conditions and in the absence of surfactant. These hybrid materials show both high surface areas (200–360 m2 g−1) and pore volumes (0.3 cm3 g−1) even after calcination, and excellent photoactivity in the degradation of rhodamine 6G and in the partial oxidation of propene under UV irradiation, especially after the calcination of the samples. During calcination, there is a change in the TiIV coordination and an increase in the content of Si[BOND]O[BOND]Ti moieties in comparison with the uncalcined materials, which seems to be responsible for the enhanced photocatalytic activity of hybrid titania–silica materials as compared to both uncalcined samples and the control TiO2.

Chemical and mineral compositions of cherty and siliceous-clayey rocks from accretionary complexes in Sikhote Alin

The paper reports results of a study of clastic heavy mineral assemblages and geochemical features of some assemblages in several Permian-Mesozoic cherty and siliceous-clayey sequences of the Sikhote Alin Region. They are composed of pelagic and hemipelagic sediments of the Panthalassa (Paleopacific) Ocean. Four typical mineral assemblages and their environments are established. In one of the ocean segments, where the sedimentary cover formed during Late Paleozoic - Early Cretaceous, the Permian pelagic domain was characterized by the amphibole-pyroxene assemblage with heavy minerals derived from ophiolites. The Triassic-Jurassic stage was marked by development of the clinopyroxene assemblage with heavy minerals derived from intraplate alkaline volcanic complexes. Middle-Late Jurassic hemipelagic sediments host the zircon-clinopyroxene assemblage with greater role of continental environments and presence of volcanic products of the convergence zone. Another segment of the ocean accumulated red cherts and siliceous-clayey sediments during Jurassic - Early Cretaceous under influence of island-arc volcanism.