Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LeonardoRibeiro_M.pdf: 5401743 bytes, checksum: 54304af70cd892b8330f9b76b6da4067 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A hidroxiapatita e a titânia são cerâmicas muito pesquisadas no mundo inteiro, graças às suas excelentes qualidades em diversas áreas, porém neste trabalho o foco foi a sua utilização como biomateriais. Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de hidroxiapatita e titânia nanoestruturadas e a fabricação e caracterização de compósitos a partir destes materiais. Os métodos de obtenção de hidroxiapatita foram as rotas sol-gel convencional, sol-gel com sacarose e sol-gel com glicose. Para a síntese da titânia foi utilizado um método desenvolvido no laboratório. Foram utilizados na caracterização da hidroxiapatita: difração de raios X associado com a equação de Scherrer, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Para a titânia foram utilizados os mesmos tipos de caracterização, porém com a adição da espectroscopia Raman. Os resultados foram excelentes podendo ser destacados: baixo custo dos reagentes, facilidade de realização dos processos de síntese, pequenos nanocristalitos com 52 a 100nm para hidroxiapatita e 27 a 62nm para a titânia. O compósito apresentou boa distribuição entre as partículas de hidroxiapatita e titânia e uma evidente melhora na resistência à compressão quando comparado com o pó compactado de hidroxiapatita sem reforço / Abstract: Hydroxyapatite and titania are ceramics which have been given a lot of attention around world because of their outstanding properties in multiple fields such as the one of biomaterials which is the aim of this work. The synthesis and caracterization of nanostructured hydroxyapatite and titania, for composites fabrication is presented in this work. The synthetic routes employed for the hydroxyapatite synthesis were the conventional sol-gel process, the sol-gel process with sucrose, and sol-gel process with glucose. The synthesis of titania was performed by a method developed in the laboratory. Hydroxyapatite characterization was made by: X-ray diffraction associate with the Scherrer equation, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy and compression mechanical test. For titania it was used the same characterization procedures, however, they were complemented with Raman spectroscopy. From the results it could be concluded that the synthesis methods employed were efficient in obtaining nanocrystallites sized from 52 to 100nm and from 27 at 62nm for hydroxyapatite and titania, respectively. On the composite formulation hydroxyapatite and titania particles were well distributed and its mechanical resistance were higher than the one obtained by the hydroxyapatite without the titania reinforcement / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:19:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wagner Moreira de Almeida.pdf: 1432955 bytes, checksum: 9f9e1908144e3a096cc5d323e4c426a2 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Titanium dioxide (TiO2) shows significant catalytic, optical and electronic properties, being used as constitutional material to capacitors, pigments and solar cells, as well as, applied as catalyst for photodegradation of organic matter. Thus, this work aims to obtain TiO2 and Ag-doped TiO particles, under several calcinations temperatures and with different silver content, by means of the Polymeric Precursor Method. Also, evaluate its photocatalytic activities during the photooxidation of indigo blue dye. Therefore, all samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA). Besides, the influence thermal treatment and the dopant metal over both oxides structures were investigated by X-ray diffraction (XRD). In general, the apparent kinetic constant suggests that TiO2 /(0.50%)Ag (700 ºC) sample leads to higher conversion of the dye, even under visible light irradiation. / O dióxido de titânio (TiO2) possui importantes propriedades catalíticas, eletrônicas, sendo utilizado na produção de capacitores, pigmentos, células solares e na degradação de poluentes orgânicos. No presente trabalho, foi realizado a síntese de catalisadores de TiO2 e TiO dopado com prata metálica a diferentes concentrações e temperaturas de calcinação, a partir do método dos precursores poliméricos, que proporciona um controle preciso da estequiometria e uma maior reprodutibilidade, para avaliar a atividade fotocatalítica na degradação do corante Índigo Blue sob radiação artificial visível. As amostras de TiO22 e Ag/TiO foram analisados por espectroscopia de infravermelho, termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA). Foi realizado também o estudo da influência da temperatura de calcinação e porcentagem do dopante prata na evolução das fases cristalinas (anatase e rutilo), por meio de difração de raios X (DRX). Na cinética de degradação do corante índigo blue verificou-se, com relação aos valores da constante cinética aparente (k2), que a amostra de Ag0,50/TiO (700 ºC), apresentou maior eficiência de degradação na atividade fotocatalítica, a luz visível, o que é consistente com os resultados de DRX.

O dióxido de titânio possui diversas aplicações tecnológicas, desde pigmento em tintas, até revestimentos funcionais. É um material resistente à degradação eletroquímica e fotoquímica. Com o aumento da produção industrial de corantes, há um aumento significativo da produção de rejeitos, sendo necessário o desenvolvimento de novas técnicas de degradação, a fim de reduzir a formação de efluentes. Dentre essas técnicas encontram-se os processos oxidativos avançados (POAs), que se baseiam na formação de radicais hidroxila para a degradação dos compostos liberados nos efluentes. A fotocatálise heterogênea utiliza um material semicondutor ativado por radiação ultra-violeta a fim de produzir os radicais hidroxila. Apesar de existirem estudos relacionados à utilização do TiO2 como fotocatalisador, há poucos dados com relação à sua aplicação na forma de filme suportado. Este trabalho teve por objetivos crescer filmes de TiO2 sobre borossilicato, por meio da técnica de deposição química de organometálicos em fase vapor, nas temperaturas de 400 e 500ºC por até 60 minutos, bem como proceder à caracterização microestrutural, morfológica e fotocatalítica desses filmes. Anatase foi a fase identificada em todos os filmes. Os filmes crescidos a 400°C apresentaram estrutura densificada, enquanto que os filmes crescidos a 500°C apresentaram estrutura colunar bem definida. A fotodegradação foi avaliada por meio da degradação do corante alaranjado de metila nos valores de pH 2,00; 7,00 e 10,00. Os resultados de degradação do corante mostraram que a maior eficiência do processo de degradação ocorre em pH = 2. Nessa condição, os melhores resultados ocorrem com o filme crescido por 30 minutos a 400°C, que apresentou 65,3% de degradação. / Titanium dioxide has many technological applications, as pigment in paints, and functional coatings. It is resistant to electrochemical and photochemical degradation. The increase of the industrial production of dyes results in a significant increase in production of wastes, which requires the development of new degradation techniques to reduce the release of effluents. Among these techniques there is the advanced oxidation process (AOP), which is based on the formation of hydroxyl radicals to the degradation of the compounds in the effluent released. The heterogeneous photocatalysis uses a semiconductor material activated by UV radiation to yield hydroxyl radicals. Although there are studies regarding the use of TiO2 as photocatalyst, there are few data related to its application in the form of supported film. The aim of this study was to grow TiO2 films on borosilicate substrate at 400 and 500°C for up to 60 minutes by using metallorganic chemical vapor deposition technique and proceed to the microstructural, morphology and photocatalytic characterization of the films. Anatase phase was identified in all films. The films grown at 400°C presented a densified structure, while the films grown at 500°C showed well defined columnar structure. The photodegradation was assessed by degradation of methyl orange dye in pH 2.00; 7.00 and 10.00. The results of dye degradation showed that the highest efficiency occurred at pH 2. In this condition, the best results occurred for the film grown for 30 minutes at 400°C and presented a degradation of 65.3%.

Feed intake assessment is a valuable tool for herd management decisions. The use of markers, either internal or external, is currently the most used technique for estimating feed intake in production animals. Three experiments were conducted with beef and dairy cattle. In dairy cows fed a corn silage based diet with 45% concentrate, the average fecal recovery (FR) of TiO2 was higher than FR of Cr2O3 and both FR were more than unity. The FR was unaffected by the fecal sampling procedure but, estimates for dry-matter digestibility (DMD) and fecal output (FO) were affected. The Cr2O3 + indigestible acid detergent fiber (iADF) marker pair produced accurate dry-matter intake (DMI) estimates. In steers fed diets with different forage sources FR of TiO2 was close to 1 and this marker produced adequate FO estimates. The FR was affected by the forage source that composed the diet and none of the marker pairs produced accurate DMI estimates. In young Nelore bulls fed corn silage or Tifton-85 hay based diets with varying F:C ratios, the average FR of internal markers acetyl bromide lignin (ABL), indigestible neutral detergent fiber (iNDF), iADF and cutin was different from 100%. Markers Cr2O3 and TiO2 had FR lower and higher than 100%, respectively. The combination of internal and external markers to estimate DMI produced satisfactory and accurate results, particularly Cr2O3 based pairs with iNDF and iADF. Internal markers ABL and cutin deserve more attention. The GRAB sampling procedures yielded accurate DMD, FO and DMI estimates, which were as good as or better than BULK sampling procedures. Regardless of the fecal sampling method and the composition of the diet, it is necessary to establish the FR of the markers to be used in each experiment, in order to obtain correct estimates. None of the markers had complete FR consistent throughout the 3 experiments. Cutin and ABL had lower than unity FR on all diets and failed to produce accurate DMD estimates. When either one was paired with Cr2O3 or TiO2, DMI estimates were also not accurate. Of the indigestible fibers, iNDF and iADF, the later was more accurate in estimating DMI when paired with Cr2O3. Consistently throughout the experiments, FR was lower than and higher than unity for internal and external markers, respectively. Corrected FO estimates were accurate for Cr2O3 on various diets under GRAB sampling. The same was not true for TiO2, which even after FR correction was applied failed to produce accurate FO estimates consistently. The method of dosing the external markers is extremely important and greatly affects and determines results. Whichever the method, it must allow the animals to display normal feeding behavior and not affect performance. The GRAB sampling procedures can replace TFC (once FR is established) which may open new possibilities for pasture based or collectively housed animals. / A determinação do consumo de alimentos é uma valiosa ferramenta na hora da tomada de decisões de manejo do rebanho. O uso de marcadores, sejam internos ou externos, é atualmente a técnica mais utilizada para estimar o consumo em animais de produção. Três experimentos foram conduzidos. Em vacas de leite alimentadas com silagem de milho com 45% de concentrado, a recuperação fecal (RF) média de TiO2 foi maior do que a RF de Cr2O3 e ambas foram maiores do que a unidade. A RF não foi afetada pelo método de coleta de fezes, mas, as estimativas de digestibilidade da matéria seca e produção fecal (PF) foram. A dupla de marcadores Cr2O3+i fibra detergente ácido indigestível (iADF) produziu estimativas de consumo de matéria seca (CMS) acuradas. Em novilhos alimentados com diferentes fontes de forragem, a RF do TiO2 foi próxima a 1 e este marcador produziu estimativas de PF adequadas. A RF foi afetada pela fonte de forragem que compunha a dieta e nenhum dos marcadores produziu estimativas de CMS acuradas. Em tourinhos Nelore alimentados com dietas compostas de silagem de milho ou feno de Tifton-85 e diferentes relações de volumoso:concentrado, a RF média dos marcadores internos lignina brometo de acetila (LBA), fibra detergente ácido indigestível (iFDN), (iFDA) e cutina foi diferente de 100%. Os marcadores Cr2O3 e TiO2 tiveram RF menor e maior que 100%, respectivamente. A combinação de marcadores internos e externos para estimar o CMS produziu resultados acurados e satisfatórios, principalmente as duplas Cr2O3 e iFDN ou iFDA. Os marcadores internos LBA e cutina merecem mais estudos. O método de coleta GRAB produziu estimativas de DMS, PF e CMS acuradas, as quais foram iguais ou melhores que as produzidas pelo método de coleta BULK. Independentemente do método de coleta de fezes e da composição da dieta, é necessário estabelecer a RF real dos marcadores que serão usados em experimento para obter estimativas corretas. Nenhum dos marcadores teve RF completa e consistente nos 3 experimentos. A cutina e LBA tiveram RF menor do que a unidade em todas as dietas e falharam em produzir estimativas acuradas de DMS. Quando qualquer dos dois foi pareado com Cr2O3 ou TiO2 as estimativas de CMS também não foram acuradas. Das fibras indigestíveis, iFDN e iFDA, a segunda foi mais acurada em estimar o CMS quando pareada com Cr2O3. As estimativas de PF corrigida foram acuradas para Cr2O3 em diferentes dietas sob metodologia de coleta GRAB. O mesmo não foi observado para o TiO2, que produziu estimativas enviesadas inclusive após a correção. O método de dosagem dos marcadores externos é extremadamente importante já que afeta e determina em grande medida os resultados. Qualquer que seja o método, este deve permitir ao animal comportar-se e alimentar-se normalmente sem comprometer seu desempenho. Os métodos de coleta GRAB podem substituir a coleta total de fezes (CTF) (após determinação da RF) o que poderá abrir novas possibilidades para estudos com animais em pastagem ou alojados em baias coletivas.

Introdução: O dióxido de titânio (TiO2) é um corante encontrado na forma de partículas em diversos produtos industrializados. Muitos estudos, a maioria envolvendo o trato respiratório, alertam sobre os efeitos prejudiciais advindos da exposição ao TiO2. Embora partículas da dieta, tais como o TiO2, sejam ingeridas diariamente, ainda existem poucos estudos investigando seus efeitos sobre o trato gastrointestinal. Objetivos: O objetivo principal desse trabalho é investigar a ação de nano (NP) e micropartículas (MP) de TiO2 sobre a resposta inflamatória no intestino delgado de camundongos. Material e Métodos: Camundongos Bl 57/6 foram divididos em 2 grupos experimentais, os quais receberam NP TiO2 (66 nm) ou MP TiO2 (260 nm) a uma dose de 100 mg/Kg/dia, e um grupo controle, o qual recebeu água destilada. O tratamento foi administrado por gavagem, durante 10 dias, uma vez ao dia. Ao final, o intestino delgado foi coletado para a análise de citocinas (IL-1b, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17, IL-23, TNFa, IFNg e TGFb) por ELISA e quantificação de células T CD4+, T CD8+, células dendríticas e natural killers por imunohistoquímica. Resultados: Os resultados demonstram maior concentração de citocinas IL-12, TNFa, IFNg, IL-4, IL-23 e TGFb, e células T CD4+ nos grupos que receberam TiO2. O aumento de citocinas foi mais importante no íleo, onde há maior concentração de células M, as quais representam a principal via de captação de partículas no intestino. Conclusão: As partículas de TiO2 provocaram uma resposta pró-inflamatória, predominantemente do tipo Th1, no intestino delgado dos camundongos, especialmente no íleo. Esses dados representam uma evidência in vivo do potencial inflamatório de partículas de TiO2 sobre o trato gastrointestinal / Introduction: Titanium dioxide (TiO2) is a white pigment widely found as micro and nano-sized particles added to food, drugs, cosmetics, etc. Studies involving the pulmonary tract warn about adverse effects resulting from exposure to TiO2, emphasizing its inflammatory potential. Although the gastrointestinal tract is considerably exposed to TiO2 particles at daily basis there are few information regarding its adverse effects on intestine. Objectives: We aimed to investigate the effects of TiO2 nanoparticles (NP) and microparticles (MP) on inflammatory response in the small intestine of mice. Methods: Bl 57/6 mice received suspensions containing TiO2 (100 mg/Kg/day) as TiO2 NP (66 nm), or TiO2 MP (260 nm) by gavage for 10 days, once a day; control group received only distilled water. At the end of the treatment, the small intestine were extracted for assessment of cytokines (IL-1b, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17, IL-23, TNFa, IFNg e TGFb) by ELISA and quantification of inflammatory cells (T CD4+, T CD8+, dendritic cells, and natural killer) by immunohistochemistry. Results: We found increased levels of T CD4+ cells and cytokines (IL-12, TNFa, IFNg, IL-4, IL-23, and TGFb) on groups receiving TiO2 when compared to control group. Cytokines production was more important on the ileum, local presenting greater concentration of M cells, which represent the main pathway of particles uptake on gut. Conclusion: Our findings indicate that TiO2 particles induce a Th1 mediated inflammatory response on small bowel in mice. These results represent an in vivo evidence of the inflammatory potential of TiO2 particles on the gastrointestinal tract

Orientadores: Jacobus Willibordus Swart, Angélica Denardi de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesar_RodrigoReigota_M.pdf: 3932101 bytes, checksum: b4dd2542176f2f405f73883dd504a69a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com a escassez de água potável e com a sua contaminação frequente, a monitoração da mesma tornou-se importante. Dentre os muitos contaminantes, temos o chumbo (Pb). Este no passado foi muito utilizado em encanamentos residenciais, causando a contaminação da água. O chumbo pode causar danos á saúde humana desencadeando desde disfunções nos rins, aborto até alguns tipos de câncer. Dessa forma a criação de um dispositivo do tipo ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íon), que detecta a presença de cátions e ânions em água, está sendo desenvolvido para a detecção específica do chumbo. Para tal fim, foram utilizados filmes finos de óxido de titânio (TiO2) como dielétrico de porta e foi utilizado fosfato de cério fibroso (CeP) como membrana seletiva (material desenvolvidos no Laboratório de Química do Estado Solido - LQES[1]). Os filmes finos de TiO2 foram obtidos por dois métodos: i) deposição de titânio metálico por sputtering seguido pelo processo de oxidação térmica rápida (rapid thermal process - RTP); ii) deposição do óxido de titânio por sputtering. Foi escolhido o dióxido de titânio (TiO2) devido as suas características como: alta constante dielétrica, capacidade de formar pontes de hidrogênio e estabilidade química. Os filmes de TiO2, foram caracterizados estruturalmente por espectroscopia Raman; apresentando picos relacionados à estrutura cristalina rutilo, o que foi através do índice de refração igual a 2.4 encontrado na elipsometria. A microscopia de força atômica (AFM) e microscópio óptico mostraram a uniformidade do filme de CeP, dessa maneira sendo possível determinar qual é o melhor método de deposição da solução de CeP. Para testar qual método de deposição que resultou no melhor filme fino de TiO2, foram desenvolvidos capacitores com estrutura Si/TiO2e Si/SiO2/TiO2 no CCS (Centro de Componentes Semicondutores). Dessa maneira foram realizadas as medidas capacitância por tensão (CxV) e corrente por tensão (IxV) para vários tempos de recozimento. Levando-se em consideração o menor valor de densidade de carga, tensão de banda plana próximo ou igual a -0,9 V e o maior valor da constante dielétrica foi possível determinar que para ambos os métodos de deposição a melhor estrutura é a de Si/TiO2, com 10 minutos de recozimento para o filme obtido por RTP e com 15 minutos para o filme obtido por sputtering. Com a melhor condição elétrica de funcionamento dos capacitores foi desenvolvido o Eletrólito-Isolante-Semicondutor (EIS). A partir da curva CxV dos dispositivos EIS sem a membrana de CeP e com o óxido de Ti obtido por RTP, foi possível determinar a sensibilidade de 45mV/pH para soluções com diferentes valores de pH e sensibilidade igual a 42mV/100ppm para soluções com diferentes concentrações de chumbo. Com a membrana seletiva o dispositivo mostrou sensibilidade de 40mV/100ppm para soluções com concentrações diferentes de chumbo. O dispositivo EIS com óxido obtido por sputtering teve sensibilidade de 96mV/pH na detecção de pH, sendo está sensibilidade maior que a obtida pelo EIS obtido por RTP. Ao testar soluções com diferentes concentrações de chumbo, o dispositivo sem a membrana seletiva mostrou uma sensibilidade de 30mV/100ppm. Neste caso, o EIS com membrana seletiva mostrou uma sensibilidade de 20mV/100ppm / Abstract: With the shortage of drinking water and with their frequent contamination, monitoring the same became important. Among the many contaminants, we have lead (Pb). This in the past it was widely used in residential plumbing, one of the ways that caused water contamination. Lead can cause damage to human health from kidney dysfunction, causing abortion and even some types of cancer. In this way the creation of a device of type ISFET (Sensitive Field Effect Transistor for ion), which detects the presence of cations and anions in water, is being developed for the specific detection of lead. For this purpose, we used thin titanium dioxide (TiO2) films as dielectric and fibrous cerium phosphate (CeP) was used as selective membrane (material developed in the laboratory of Solid State Chemistry-LQES[1]). The TiO2 thin films were obtained by two methods: 1) metallic titanium was deposited by sputtering then was oxidized by rapid thermal oxidation process (RTP); 2) Consist in titanium oxide deposition by sputtering. Titanium dioxide was chosen due to it quality was dielectric constant, ability to form hydrogen bonds and chemical stability. TiO2 thin films were structurally characterized by Raman Spectroscopy showing peaks related to rutile crystal structure, which has been proven through the refractive index equal to 2.4 found on elipsometria. The atomic force microscopy (AFM) and optical microscope showed the uniformity of the CeP film, thus being able to determine what the best method of deposition of CeP solution. To test which method has the best TiO2 thin film capacitors were developed with Si/TiO2 and Si/SiO2/TiO2 structure on CCS (Centre of Semiconductor Components). In this way were carried out the measures capacitance of versus voltage (CxV) and current versus tension (IxV) for various annealing times. Taking into consideration the smallest value of charge density, flat-band voltage near -0.9V and the greatest value of dielectric constant, it was possible to determine that for both methods of deposition the best structure is the Si/TiO2, with 10 minutes of annealing for the film obtained by RTP and with 15 minutes to the film obtained by sputtering. With the best electrical capacitors operating condition was developed the Electrolyte-Insulator-Semiconductor (EIS). From the curves CxV without the membrane of CeP and the titanium oxide obtained by RTP, it was possible to determine the sensitivity of 45mV/pH for pH detection and sensitivity of 42mV/100ppm for lead detection. With the selective membrane the EIS showed a sensitivity of 40mV/100ppm for lead detection. The EIS device with TiO2 obtained by sputtering showed a sensitivity of 96mV/pH for pH detection and sensitivity of 30mV/100ppm for lead detection. The EIS with selective membrane showed a sensitivity of 20mV/100 ppm for lead detection / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Francisco das Chagas Marques, Ana Flávia Nogueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coutinho_NataliadeFaria_M.pdf: 12394800 bytes, checksum: 1d28bb92259a5c9eb6848a0fe678b6b3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A demanda mundial de energia elétrica tem crescido muito nas últimas décadas, o que tem levado a uma busca mais expressiva por fontes de energia renováveis e sustentáveis. Deste modo, as células solares, que através do efeito fotovoltaico convertem a energia proveniente do sol em energia elétrica, tem ganhado atenção. Dentre os vários tipos de células solares, se encontram as células solares sensibilizadas por corante, DSSC, que têm ganhado interesse de estudiosos da área por apresentarem uma possibilidade de geração de energia elétrica a baixo custo. Para que essas células ganhem competitividade no mercado, é necessário que suas eficiências aumentem, e é nesse ramo de pesquisa que o presente trabalho se coloca. Este trabalho foi baseado no estudo e otimização da eficiência de células solares sensibilizadas por corante, onde verificamos a influência de vários fatores na eficiência das células. Dentre eles, se encontram o processo de manufatura das células, o pós-tratamento de TiCl4 sobre o filme nanoestruturado de TiO2, a composição da pasta de TiO2 e do eletrólito líquido, o método de deposição da Pt no contra-eletrodo, e a utilização de uma camada espalhadora de luz com nanopartículas de TiO2 da ordem de 200nm. Além disso, um estudo a respeito do efeito de uma blocking layer de TiO2 entre o FTO e o filme nanoestruturado de TiO2, depositada pela técnica conhecida como atomic layer deposition, ALD, também foi realizado, o que levou a um aumento na eficiência das células. Através desses estudos, conseguimos aumentar a eficiência das células em até 90% se comparado às primeiras células que produzimos (de 3,9% a 7,4%), atingindo valores de tensão de circuito aberto Voc, densidade de corrente de curto-circuito Jsc, fator de preenchimento FF e eficiência ? de até 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 e 7,4%, respectivamente. Deste modo, uma melhora significativa na performance das células foi observada, chegando a resultados comparáveis aos obtidos por diversos grupos de pesquisa em todo o mundo / Abstract: World demand for electricity has grown in the last decades, which has led to a more expressive search for renewable and sustainable energy sources. Consequently, solar cells have been getting attention because of their capacity to convert energy from the sun into electrical energy through the photovoltaic effect. Among the various types of solar cells, there are the dye-sensitized solar cells, DSSC, which have gained interest of the solar cell community for having a possibility of power generation at low cost. In order to these cells get market competitiveness, it is necessary to increase their efficiency, and this is the research field that the present work is placed into. This thesis was based on the study and optimization of dye-sensitized solar cells efficiency, where we could see the influence of various factors in cells efficiency. Among these, there are the cells manufacturing process, the post-treatment on nanostructured TiO2 films using a TiCl4 solution, the composition of the TiO2 paste and the liquid electrolyte, the method of Pt deposition at the counter electrode, and the use of a reflecting layer with 200nm TiO2 nanoparticles. In addition, a study of the effect of a TiO2 blocking layer between the FTO and the nanostructured TiO2 film deposited by the technique known as atomic layer deposition, ALD, was also performed, which led to an increase in cells efficiency. Through these studies, we could increase cells efficiency by up to 90% compared to the first cells we produced (from 3,9% to 7,4%), reaching values of open circuit voltage Voc, short circuit current density Jsc, fill factor FF and efficiency _ of up to 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 and 7,4%. Thus, a significant improvement in cells performance was observed, reaching results comparable to that obtained by many research groups around the world / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-01T21:14:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_ClaudiaPolideAlmeidaBarea_D.pdf: 9723868 bytes, checksum: af66f37d0f1ef9ed84d053f79363e4df (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Estudou-se a degradação de fenol em soluções preparadas em laboratório utilizando Processos Oxidativos Avançados (POA) que combinam Ti02, H202, 03, reagente de Fenton e UV. Os ensaios foram realizados utilizando um reator fotoquímico modelo Advantage 12 (Trojan) e a eficiência da mineralização dos compostos orgânicos presentes foi monitorada pela análise de COD (Carbono Orgânico Dissolvido). Observou-se que a maioria dos oxidantes testados se mostrou ineficazes na degradação de fenol quando utilizados em separado ou mesmo de forma combinada, sem a presença da radiação UV. O uso combinado de H2O2/UV se mostrou eficaz na degradação de soluções de fenol com CCOD = 100 mg.L-1 e a relação CH20/CCOD = 6/1 foi a mais eficiente para esta concentração de feno!. Neste caso os valores de EE/O variaram entre 23,5 e 34,7 kWh.m-3 e os valores de degradação entre 188 e 299 mgC.h-1. A vazão de recirculação da solução dentro do reator fotoquímico influencia a sua hidrodinâmica e, conseqüentemente, a eficiência do processo de degradação dos compostos orgânicos presentes. Para o reator utilizado, os melhores resultados foram obtidos com a vazão de 22 L.min-1 para os sistemas homogêneos e de 8 L.min-1 para os sistemas heterogêneos. Sistema de tratamento em batelada, utilizando um volume de solução variando entre 3 a 10 vezes o volume do reator se mostrou adequada para avaliar a tratabilidade dos efluentes e teve comportamento semelhante à utilização de sistemas com alimentação contínua. Os estudos de caso com diferentes efluentes industriais, apresentados no anexo, mostram que os POA são uma alternativa de tratamento para efluentes cujo tratamento convencional não seja possível ou mesmo adequado, como aqueles contendo compostos tóxicos, recalcitrantes, misturas complexas e/ou muito concentradas / Abstract: The degradation of phenol solutions was studies using AOP (Advanced Oxidation Processes) in the presence of Ti02, H2O2, 03, Fenton's reagent and UV. Experimental tests were performed using a photochemical reactor Advantage 12 (Trojan) and the efficiency was monitored by DOC (dissolved Organic Carbon) analysis. It was observed that the use of one oxidant alone yielded low mineralization rates, the same observed for the vast majority of combined oxidants. The use ofH202/UV showed higher efficiency in the degradation of 100 mgC.L-1 phenol solutions in the ratio CH20/CCOD = 6/1. Under this condition, values of EE/O between 23,5 and 34,7 kWh.m-3 and degradation rates between 188 and 299 mgC.h-1 were obtained. The recirculation flow rate used in the experiments control the reactor hydrodynamic and the quantum efficiency. Using this reactor, better results were obtained with 22 L.min-l to the homogeneous systems and 8 L.min-l to the heterogeneous systems. The utilization of batch systems using a total volume of3 up to 10 times the volume of the reactor showed to be valid in terms to evaluate the treatability of the effluents, yielding similar results to the ones obtained under continuous flow. Experiments with different industrial eft1uents presented as Case Studies show that AOPs are an alternative viable option to wastewater treatment, specially when conventional alternatives showed poor performance, such as in the ones containing toxic compounds, recalcitrant, complex mixtures and/or very concentrated solutions / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Mario Antonio Bica de Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T03:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damiao_AlvaroJose_D.pdf: 7111682 bytes, checksum: a021d57bfd78393326cd15212c4cae6d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho descreve os estudos do processo de deposição a laser de TiO2, assim como algumas propriedades dos alvos utilizados e dos filmes depositados. O objetivo era a obtenção de filmes para serem utilizados como elemento de composição em componentes ópticos de precisão. Foram utilizados três diferentes lasers pulsados: CO2, Nd:YAG e Vapor de Cobre, oscilando nos comprimentos de onda tradicionais, ou seja, sem dobrar freqüências de emissão. A taxa de repetição dos lasers variou de 1 Hz para o laser de CO2 até 18 kHz para o laser de vapor de co-bre. Os lasers e a câmara de evaporação foram desenvolvidos no Instituto de Estudos Avançados IEAv - CTA, onde os trabalhos de deposição foram realizados. A espessura dos filmes depositados foi obtida por três processos diferentes: balança, osci-lador/cristal de quartzo e interferometria, a fim de verificar se havia influência do processo de de-posição no comportamento do cristal de quartzo. Como não houve influência, foram obtidos então os resultados de taxa de deposição, como função do tempo para diferentes condições de deposi-ção. Os alvos foram tratados termicamente, para verificar a influência do material de partida, não tendo sido observadas diferenças nos filmes obtidos. Os filmes foram caracterizados por téc-nicas ópticas (Método do Envelope), difração de raios X, XPS e microscopia eletrônica de varre-dura. Foram obtidos filmes uniformes, aparentemente sem os defeitos normalmente causados pela deposição a laser. Os filmes, como depositados, apresentaram alguma absorção, o que invia-biliza a sua utilização sem tratamento térmico / Abstract: This work presents the results of a laser deposition process of TiO2, target and thin film properties. The aim was to obtain thin films to be part of a multilayer coating for precision optical components. Three different pulsed lasers were used to deposit the films: CO2, Nd:YAG and Copper Vapor Lasers, LVC, all of them oscillating in their natural modes, i.e., without any apparatus to double the emission frequency. The repetition rate of the laser was as low as 1 Hz for CO2 and as high as 18kHz for LVC. The evaporation chamber and the lasers were developed at the Instituto de Estudos Avançados, IEAv-CTA, where the films were deposited. Mass measurement, quartz crystal oscillator and interferometry evaluated the films thick-ness, to check if the deposition process could affect the results obtained by the crystal oscillator. As no influence was detected, the crystal oscillator was used to measure the deposition rate of the films, as function of time, for different deposition conditions. The targets received a thermal treatment, to verify the influence of starting materials on the obtained films. The films were analyzed by Envelop Method (optical properties), X-ray, XPS and SEM. Uniform films were obtained, without the defects normally found when using laser deposi-tion. Films deposited at room temperature (as deposited) presented some absorption, which obliges the use of thermal treatment / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Neste trabalho serão apresentados os resultados referentes à síntese e caracterização de materiais híbridos constituídos de nanotubos de TiO2 e clusters de CdSe (Nt-TiO2/CdSe), além de sua aplicação em células fotoeletroquímicas utilizadas na produção de hidrogênio (H2). A primeira etapa do trabalho envolveu a síntese e caracterização dos nanotubos de TiO2. Inicialmente foram encontradas as condições ótimas para síntese e tratamento térmico dos nanotubos. Foi observado que nanotubos de TiO2 apresentam melhor resposta fotoeletroquímica quando obtidos com cerca de 1 μm de comprimento, no entando a temperaturas de tratamento termico estudas neste trabalho não afetaram sifnificativamente seu comportamento fotoeletroquímica. A segunda etapa envolveu a utilização da técnica de RF Magnetron Sputtering para deposição de nanoparticulas e clusters de CdSe sobre os nanotubos. Primeiramente foi realizado um estudo sobre a dependência das propriedades fotoeletroquímicas com a concentração de CdSe sendo a concentração ótima para este sistema de 3,18x1017 at.cm-2 de Cd e Se. Para avaliar o efeito da cristalinidade do TiO2 sobre a resposta fotoeletroquímica do sistema híbrido (Nt-TiO2/CdSe) antes da deposição de CdSe os nanotubos de TiO2 foram submetidos a tratamentos térmicos em diferentes temperaturas. Nesta etapa foi verificado um efeito significativo da temperatura de tratamento térmico dos nanotubos de TiO2 na formação do hibrido, o qual influenciou suas propriedades morfológicas, ópticas e fotoeletroquímicas. Adicionalmente, as amostras de nanotubos recobertos com CdSe foram submetidas a tratamentos térmicos em vácuo resultando em uma melhora significativa das suas propriedades fotoeletroquímicas. A maior fotocorrente foi obtida de uma amostra de nanotubos de TiO2 tratada termicamente a 400°C por 3h seguido da deposição de CdSe e tratamento térmico a 400°C por 30 min em vácuo, gerando uma densidade de corrente de 1,9 mA.cm-2 sob irradiação do espectro solar terrestre ou somente do espectro visível. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que o comportamento sinérgico do material híbrido produzido está relacionado a diminuição da resistência eletrica na interface CdSe/TiO2 e o consequente aumento da transferência de cargas do CdSe para TiO2 após o tratamento de térmico em uma condição específica. De acordo com os resultados indiretos de produção de hidrogênio através de medidas de fotocorrente, podemos concluir que o material hibrido desenvolvido neste trabalho apresenta um grande potencial para geração de hidrogênio. / In this work we present the results obtained from the synthesis and characterization of a hybrid materials consisting of TiO2 nanotubes and CdSe clusters (CdSe/Nt-TiO2) as well as its application in photoelectrochemical cells used to produce hydrogen (H2). The primary step of this work was the synthesis and characterization of the TiO2 nanotubes. At first, the ideal parameters for the synthesis and thermal treatment of the nanotubes were found. The best photoelectrochemical results were obtained from 1 micrometer long nanotubes, however the temperatures studied in this work are not found to have an effect on the photoelectrochemical behavior. The second part of this work concerned the use of RF Magnetron Sputtering to deposit CdSe nanoparticles and agglomerates on the TiO2 nanotubes. From the study of the photoelectrochemical dependence on the CdSe concentration we have found the best concentration to be 3.18x1017 at.cm-2 of Cd and Se. In order to evaluate the effect of TiO2 crystallinity on the photoelectrochemical response of Nt-TiO2/CdSe, CdSe was deposited on TiO2 nanotubes previously treated at different temperatures. The effect of the thermal treatment on the TiO2 nanotubes before CdSe deposition resulted in improved optical, morphological and photoelectrochemical behavior. In addition the CdSe covered TiO2 nanotubes were thermally treated under vacuum resulting in significant improvement of the photoelectrochemical properties. The highest photocurrent density was obtained from the samples thermally treated at 400°C before and after CdSe deposition, generating a photocurrent density of 1.9 mA/cm-2 under simulated sun or visible light irradiation. The results obtained in this work strongly suggest a synergistic behavior in the hybrid material related to a decrease of the electrical resistance at the CdSe/TiO2 interface, hence to an improvement of charge transfer from the CdSe to the TiO2 after thermal annealing at specific conditions. According to the results obtained from indirect measurements of hydrogen production by measuring photocurrent, we conclude that the hybrid material developed in this work presents potential for hydrogen generation.