Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T14:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:14:24Z : No. of bitstreams: 1 171844.pdf: 210584418 bytes, checksum: d9e7ff65b380888e7b8f6e1f64840d9e (MD5) / Filmes finos de TiO2 foram preparados pela técnica de RF-magnetron sputtering utilizando-se um alvo de rutilo. As camadas foram depositadas sobre substratos de Silício monocristalino e sílica vítrea, mantidos a temperatura ambiente. Primeiramente foi verificado a influência da fração molar de oxigénio na formação da estrutura dos filmes de TiO2. As frações testadas foram 25, 37,5 e 50 % de O2 na mistura gasosa oxigênio/argônio. Após o processo de deposição todas as amostras tiveram suas estruturas analisadas e indicaram a formação de camadas de filmes amorfos. Entretanto as mesmas amostras, após tratamentos térmicos nas temperaturas de 400 e 1000 °C, desenvolveram filmes cristalinos com a presença unicamente da fase rutilo. Dessa forma foi observado que as variações das doações molares de oxigênio não foram determinantes para a formação de filmes com a fase anatásio. Numa segunda etapa, SiO2 foi adicionada com impurezas na camada dos filmes- de TiO2. Placas de sílica vítrea foram disposta sobre o alvo de rutilo de forma a produzirem filmes com diferentes teores de sílica. As análises químicas das superfícies indicaram a obtenção de amostras de TiO2 com 15, 33 e 49 % de SiO2. Após o processo de deposição os filmes também apresentaram a formação de uma fase amorfa, porém as camadas depositadas sobre substratos de silício desenvolveram a fase anatásio após o tratamento térmico. Nas amostras de TiO2 com 15% SiO2 a fase anatásio cresceu juntamente com a fase rutilo, mas nos filmes com teores de 33 e 49% de sílica apenas o crescimento a fase anatásio foi observado. As mesmas formações não foram identificados nos- filmes depositados sobre substratos de sílica vítrea. Nesses substratos a única fase desenvolvida foi a do rutilo. Sendo assim é possível observar que a presença sílica tem uma grande influência nas transformações de fases dos filmes de TiO2, porém somente a sua adição não é suficiente para garantir a formação da fase anatásio. A interação da camada dos filmes com o substrato é também um dos fatores determinantes da estrutura final dos filmes de TiO2. Por fim verificou-se que a formação de filmes de TiO2 com deficiência em oxigênio podem favorecer a nucleação e o crescimento da fase anatásio.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-04T17:23:07Z No. of bitstreams: 1 JORGE GOMES SANTOS D.pdf: 6396795 bytes, checksum: 156875e1924db008420c6ba2110c475b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T17:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JORGE GOMES SANTOS D.pdf: 6396795 bytes, checksum: 156875e1924db008420c6ba2110c475b (MD5) Previous issue date: 2004-11 / O dióxido de titânio (TÍO2) é um material cerâmico comumente conhecido como titânia. As duas fases cristalográficas do TiO2 mais comum e importante são anatásio e rutilo. Em muitos casos, seria desejável produzir a fase estável rutilo mas, a maioria dos métodos de síntese a baixas temperaturas produzem predominantemente a fase metaestável anatásio, transformando-se para rutilo apenas quando aquecido próximo de 1000 °C. A calcinação para obtenção da fase rutilo é a etapa mais intensiva em energia do processo industrial de produção do dióxido de titânio pela rota aquosa, respondendo por quase 60% do consumo. Dentro desse estudo experimental uma técnica inovadora envolvendo um pré-tratamento de sonificação em meio ácido foi desenvolvida para alterar a reatividade das partículas visando acelerar a cinética da transformação anatásiorutilo. Análises de microscopia eletrônica de varredura e superfície específica, comprovaram a alteração na textura das partículas e porosidade dos pós. Resultados mostraram ser possível obter 100% de rutilo em temperaturas tão baixa quanto 430 °C com reais possibilidades de economia de tempo e energia durante a etapa de calcinação. O processo desenvolvido também permitiu a estabilização térmica da estrutura de poro da fase estável rutilo. Surpreendentemente, após a calcinação que permitiu a obtenção de 100% da fase rutilo, a titânia manteve a área de superfície tão alta quanto 52m2/g. Foi realizado um pedido de patente no INPI número PI 0403757-0 em 03/09/2004. / Titanium dioxide (Ti02.) is a ceramic material, commonly known as titania. The two more common and important phases of the TiO2 are anatase and rutile. In many cases it would be desirable to produce the stable rutile phase, but most low temperatures synthesis methods (aqueous route) produces predominantly the metastable anatase phase that reverts to rutile just when heated up to 1000 °C. The calcination for obtaining of the rutile phase is the most intensive by energy demanding step for titanium dioxide manufacture by means of sulphate process responsible for almost 60% of total energy consumption. In this study an innovative technique involving a sonification pre-treatment in acid medium was developed to change the particles reactivity and accelerate the anatase to rutile transformation. Analysis of scanning electron microscopy and surface area measurements checked the alteration in texture and porosity of the powders. Results show to be possible to obtain 100% of the rutile phase at temperatures as low as 430 °C with real possibilities to save time and energy during the calcination stage. The process developed also allowed the thermal stabilization of the pore-structure of the rutile phase. Surprisingly, after the calcination that allowed the obtaining of 100% of the rutile, the titania retained a surface area as high as 52m2/g. A patent requested was submitted to INPI in 03/09/2004, application number PI 0403757-0.

Submitted by DOUGLAS HENRIQUE MARCELINO DE AZEVEDO null (fums_draculea@hotmail.com) on 2017-02-17T01:42:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado Douglas Azevedo.pdf: 6219487 bytes, checksum: 5015fcd83ed83657a80e79409bb2bdd3 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-21T19:57:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 azevedo_dhm_me_ilha.pdf: 6219487 bytes, checksum: 5015fcd83ed83657a80e79409bb2bdd3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T19:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 azevedo_dhm_me_ilha.pdf: 6219487 bytes, checksum: 5015fcd83ed83657a80e79409bb2bdd3 (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com a constante busca o avanço tecnológico para satisfazer as necessidades da nossa sociedade, verifica-se uma preocupação da sociedade com menor degradação do meio ambiente. Em função disso, busca-se um melhor aproveitamento dos recursos naturais, o que, por sua vez, requer tecnologia apropriada. Na indústria optoeletrônica, a utilização de materiais com propriedades ópticas e condutoras cresce continuamente, porém esta tecnologia está fortemente baseada em óxido de índio (In2O3), que é um material bastante caro, já que é naturalmente escasso. Apresente pesquisa pretende contribuir com o conhecimento, em nível microscópio, das propriedades que governam a condutividade de óxidos de chumbo e óxidos de titânio dopados visando sua utilização como óxido transparente condutor, já que titânio e chumbo são mais baratos que o índio. Estudou-se propriedades eletrônicas de filmes finos de dióxido de titânio (TiO2) e dióxido de chumbo (PbO2) em sua principal fase cristalográfica, a fase rutila, em função da superfície exposta, Empregou-se cálculos ab initio dentro da teoria do funcional de densidade (DFT) implementada no programa CRYSTAL14. Procurou-se entender os fatores responsáveis pela condutividade desses materiais e formular propostas que contribuam para a transformação desses materiais em óxidos condutores transparentes. / There is a constant search for technological development to satisfy the need of our society, on the other hand there is a growing concern with environmental conservation. However, the better use of natural sources requires appropriate technology for that.In the optoelectronic industry, the use of materials with optical and conductive properties is continuously increasing, but this technology is strongly based on indium oxide (In2O3), which is a very expensive material, since it is naturally scarce. The present research aims to contribute to the knowledge of the properties that govern the conductivity of lead and titanium oxides at the microscopic level in order to enable its use as a transparent oxide conductor. Electronic properties of thin films of titanium dioxide (TiO2) and lead dioxide (PbO2) in the main crystallographic phase (the rutile phase), depending on the exposed surface was investigated. Ab initio calculations with density functional theory (DFT) implemented in the CRYSTAL14 program have been performed. Factors responsible for the conductivity of these materials have been explored aiming to contribute to the transformation of these materials in transparent conductive oxides.

Orientador: João Manuel Marques Cordeiro / Resumo: Com a constante busca o avanço tecnológico para satisfazer as necessidades da nossa sociedade, verifica-se uma preocupação da sociedade com menor degradação do meio ambiente. Em função disso, busca-se um melhor aproveitamento dos recursos naturais, o que, por sua vez, requer tecnologia apropriada. Na indústria optoeletrônica, a utilização de materiais com propriedades ópticas e condutoras cresce continuamente, porém esta tecnologia está fortemente baseada em óxido de índio (In2O3), que é um material bastante caro, já que é naturalmente escasso. Apresente pesquisa pretende contribuir com o conhecimento, em nível microscópio, das propriedades que governam a condutividade de óxidos de chumbo e óxidos de titânio dopados visando sua utilização como óxido transparente condutor, já que titânio e chumbo são mais baratos que o índio. Estudou-se propriedades eletrônicas de filmes finos de dióxido de titânio (TiO2) e dióxido de chumbo (PbO2) em sua principal fase cristalográfica, a fase rutila, em função da superfície exposta, Empregou-se cálculos ab initio dentro da teoria do funcional de densidade (DFT) implementada no programa CRYSTAL14. Procurou-se entender os fatores responsáveis pela condutividade desses materiais e formular propostas que contribuam para a transformação desses materiais em óxidos condutores transparentes. / Mestre

[ES] La estrategia de la Unión Europea es promover la salud en una población con una elevada esperanza de vida y junto a la necesidad de reducir el gasto sanitario, obligan al desarrollo de aleaciones de titanio y tratamientos superficiales que incrementen el ciclo de vida de los implantes y reduzcan los tiempos de hospitalización. En esta tesis doctoral se propone el desarrollo del proceso de anodizado electroquímico para la obtención de un recubrimiento nanotubular en las aleaciones de titanio beta. Su objetivo principal es la caracterización del recubrimiento superficial con topografía nanotubular en las aleaciones titanio ß para aplicaciones biomédicas. Los resultados obtenidos muestran que la reducción del tamaño de partícula de los polvos refractarios y el incremento de la temperatura máxima de sinterizado, reduce la porosidad residual e incrementa las propiedades mecánicas de la aleación pulvimetalúrgica de Ti35Nb10Ta. El proceso de anodizado electroquímico, empleando el electrolito compuesto por 1M H3PO4 y 0,8% en peso de NaF, ha permitido obtener una topografía nanotubular en la aleación de Ti35Nb10Ta. La aplicación de un tratamiento térmico, posterior al anodizado, reduce el contenido de flúor presente en el óxido con topografía nanotubular y estabiliza la estructura cristalina del óxido de titanio en las aleaciones ß pulvimetalúrgicas. El proceso de anodizado electroquímico, para la obtención de un recubrimiento nanotubular en las aleaciones de Ti35Nb10Ta, incrementa la rugosidad superficial. La topografía nanotubular incrementa el ángulo de contacto y la energía superficial de las aleaciones de titanio. La irradiación con luz ultravioleta modifica a hidrofílico el comportamiento hidrofóbico de las superficies nanotubulares de titanio. La resistencia a la corrosión del acabado superficial de nanotubos, sin tratamiento térmico, es menor que el resto de los acabados superficiales estudiados por su incremento del área superficial relativa. El tratamiento térmico realizado a las superficies nanotubulares estabiliza las fases cristalinas (anatasa y rutilo) del óxido de titanio e incrementa la resistencia a la corrosión de las aleaciones de titanio. Por último, para poder introducir la pulvimetalurgia y el acabado superficial nanotubular en el campo de los biomateriales se necesita seguir investigando en subprocesos que mejoren la homogeneidad química/microestructural, sus propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión, así como cuantificación del grado mejora de la biocompatibilidad de estos nuevos acabados superficiales. / [CAT] L'estratègia de la Unió Europea és promoure la salut en una població amb una elevada esperança de vida, al costat de la necessitat de reduir la despesa sanitària, obliguen al desenvolupament d'aliatges de titani i tractaments superficials que incrementen el cicle de vida dels implants i reduïsquen els temps d'hospitalització. En aquesta tesi doctoral es proposa el desenvolupament del procés de anoditzat electroquímic per a l'obtenció d'un recobriment nanotubular en els aliatges de titani beta. El seu objectiu principal és la caracterització del recobriment superficial amb topografia nanotubular en els aliatges ß titani per a aplicacions biomèdiques. Els resultats obtinguts mostren que la reducció de la grandaria de partícula de les pols refractaris i l'increment de la temperatura màxima de sinterització, redueixen la porositat residual i incrementen les propietats mecàniques de l'aliatge pulvimetal·lúrgic de Ti35Nb10Ta. El procés de anoditzat electroquímic, emprant l'electròlit compost per 1 M H3PO4 i 0,8% en pes de NaF, ha permès obtenir una topografia nanotubular en l'aliatge de Ti35Nb10Ta. L'aplicació d'un tractament tèrmic, posterior a l'anoditzat, redueix el contingut de fluor present en l'òxid amb topografia nanotubular i estabilitza l'estructura cristal·lina de l'òxid de titani en els aliatges ß pulvimetal·lurgics. El procés de anoditzat electroquímic, per a l'obtenció d'un recobriment nanotubular en els aliatges de Ti35Nb10Ta, incrementa la rugositat superficial. La topografia nanotubular incrementa l'angle de contacte i l'energia superficial dels aliatges de titani. La irradiació amb llum ultraviolada modifica a hidrofílic el comportament hidrofòbic de les superfícies nanotubulares de titani. La resistència a la corrosió de l'acabat superficial de nanotubs, sense tractament tèrmic, és menor que la resta dels acabats superficials estudiats pel seu increment de l'àrea superficial relativa. El tractament tèrmic realitzat a les superficies nanotubulares estabilitza les fases cristal·lines (anatasa i rútil) de l'òxid de titani i incrementa la resistència a la corrosió dels aliatges de titani. Finalment, per poder introduir la pulverimetal·lúrgia i l'acabat superficial nanotubular en el camp dels biomaterials es necessita continuar investigant en subprocessos que milloren l'homogeneïtat química/microestructural, les seves propietats mecàniques i la resistència a la corrosió, així com la quantificar del grau millora de la biocompatibilitat d'aquests nous acabats superficials. / [EN] The European Union's strategy is to promote health in a population with an elevated lifemexpectancy, together with the necessity of reducing healthcare costs, forces the development of titanium alloys and surface treatments that increase the implants life cycle and reduce hospitalization times. In this Doctoral Thesis, the development of the electrochemical anodizing process is proposed to obtain a nanotubular coating in beta titanium alloys. The main objective is the characterization of the surface treatment, which presents a nanotubular topography, in ß titanium alloys for biomedical applications. The results show that the particle size reduction on refractory powders and higher maximum sintering temperature reduce the residual porosity and increase the mechanical properties of Ti35Nb10Ta powder metallurgical alloy. The electrochemical anodizing process, using the electrolyte composed of 1M H3PO4 and 0.8% w.t NaF, is capable of obtaining a nanotubular topography in the Ti35Nb10Ta alloy. Heat treatment cycle, after the anodizing process, reduces the fluorine content present in the nanotubular oxide layer and stabilizes the titanium oxide crystalline structure on the powder metallurgy ß titanium alloys. The electrochemical anodization process, to obtain a nanotubular layer in Ti35Nb10Ta alloys, increases the surface roughness. Nanotubular topography increases the contact angle and surface free energy of titanium alloys. The ultraviolet light irradiation modifies the nanotubular titanium surfaces behavior from hydrophobic to hydrophilic. The corrosion resistance for nanotubular surfaces, without heat treatment, is lower than the rest of the surface treatments studied due to its increase in relative surface area. The heat treatment carried out on the nanotubular surfaces stabilizes the titanium oxide crystalline phases (anatase and rutile) and increases titanium alloys corrosion resistance. Finally, in order to introduce the powder metallurgy and the nanotubular surface treatment in biomedical applications, it is necessary to continue researching in subprocesses that will improve the chemical/microstructural homogeneity, the mechanical properties, and corrosion resistance, as well as quantify the degree of biocompatibility improvement on this new surface treatments. / Lario Femenía, J. (2019). Efecto del anodizado electroquímico en la obtención de nanotubos en la superficie de aleaciones beta de titanio [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/129867 / TESIS

Quartz is one of the most common minerals in the Earth\'s crust, and is an important constituent of many metamorphic rocks. Because of the correlation between the dynamic recrystallization mechanisms and temperature, it is possible to understand the relationship between deformation and metamorphism evolution with the investigation of quartz, its textures, crystallographic orientation and its trace elements composition. Recently, thermometer calibrations were proposed based on the relationship between c-axis fabric open angle. Studies show that trace elements are also reliable indicators for geothermometers, especially on rocks without metamorphic index minerals,, such as in quartzites. With these calibrations it is possible to investigate the metamorphic-deformational evolution and compare to the metamorphic evolution of associated rocks containing diagnostic paragenesis and P-T conditions, allowing the full picture of establishment of the relationship between deformation and metamorphism. The aim of this research is to evaluate the c-axis thermometer, using data from Universal Stage and Electron Backscatter Diffraction (EBSD), as well as trace elements thermometry, Ti-in-quartz and Zr-in-rutile. The study was conducted on quartzites of the Carrancas Group, on Serra da Estância, Serra do Pombeiro and Serra de Carrancas, which P-T conditions of metamorphism were established with great precision in previous works. The study area is located in the southern region of Minas Gerais, near the cities of Carrancas, Itutinga, Itumirim and Lavras. Temperatures obtained by the c-axis thermometer were confronted with previously processed data and produced different results for each method, Universal Stage and EBSD. The Universal Stage produced a temperature that fits very well with metamorphic peak from previously calculated temperatures, and it seems to be a very reliable, cheap and relatively fast method. The stereograms made with EBSD data produced blurred girdles. It is not clear if the acquired data was either made properly or if this is a result of superimposed events of deformations, as suggested by petrography. The Zr-in-rutile thermometer partially agrees with the thermobarometry results of the literature, because at temperatures below 600 °C, it does not activate the zircon to participate on cation exchange reactions with other minerals, so the Zr concentration on rutile is considered to be from the source rock, and not related to deformation or metamorphism. The Ti-in-quartz was not a reliable thermometer for this case study. The temperatures are higher than the expected and the hypothesis is that the quartz grains might not have enough energy to exchange cations with rutile and zircon during the deformation and metamorphism caused by shear zones on Carrancas klippe. For further investigation, it is interesting to use cathodoluminescence that might map the Ti concentration zones on quartz grains to identify portions with different Ti concentrations and investigate their relationship with possible recrystallization textures. / O quartzo é um dos minerais mais comuns na crosta terrestre e é um constituinte importante de muitas rochas metamórficas. Devido à correlação entre os mecanismos dinâmicos de recristalização e a temperatura, é possível entender a relação entre a deformação e a evolução do metamorfismo com a investigação do quartzo, suas texturas, orientação cristalográfica e sua composição de elementos traços. Recentemente, calibrações de termômetros foram propostas com base na relação entre o ângulo de abertura do eixo-c. Estudos mostram que elementos traços também são indicadores confiáveis para geotermômetros, especialmente em rochas sem índices de minerais metamórficos, como os quartzitos. Com estas calibrações é possível investigar a evolução metamórfico-deformacional e comparar com a evolução metamórfica de rochas associadas contendo paragênese diagnóstica e condições de P-T, permitindo o quadro completo do estabelecimento da relação entre deformação e metamorfismo. O objetivo desta pesquisa é avaliar os termômetros de eixo-c, utilizando dados de Platina Universal e de Electron Backscatter Diffraction (EBSD), e temperatura de elementos traço, Ti-em-quartzo e Zr-em-rutilo. O estudo foi realizado nos quartzitos do Grupo Carrancas, na Serra da Estância, Serra do Pombeiro e Serra de Carrancas, cujas condições de metamorfismo da P-T foram estabelecidas com grande precisão em trabalhos anteriores. A área de estudo está localizada na região sul de Minas Gerais, próximo às cidades de Carrancas, Itutinga, Itumirim e Lavras. As temperaturas obtidas pelo termômetro do eixo c foram confrontadas com dados previamente processados e produziram resultados diferentes para cada método de Platina Universal e EBSD. Os dados de platina produziram temperaturas que se encaixam muito bem com o pico metamórfico de temperaturas previamente calculadas, e parece ser um método muito confiável, barato e relativamente rápido. Os estereogramas feitos com os dados do EBSD produziram guirlandas pouco nítidas. Não está claro se os dados adquiridos foram feitos adequadamente ou se isso é resultado de eventos sobrepostos de deformações, como sugerido pela petrografia. O termômetro de Zr-em-rutilo concordam parcialmente com os resultados de termobarometria da literatura, porque em temperaturas abaixo de 600 ° C, os minerais de zircão não são ativados para participar de reações de troca de cátions com outros minerais, portanto a concentração de Zr no rutilo é considerada como sendo da rocha fonte, e não relacionadas à deformação ou metamorfismo. O Ti-em-quartzo não foi um termômetro confiável para este estudo de caso. As temperaturas são superiores às esperadas e a hipótese é de que os grãos de quartzo podem não ter energia suficiente para trocar cátions com rutilo e zircão durante a deformação e metamorfismo causados por zonas de cisalhamento na klippe Carrancas. Para investigações posteriores, é interessante utilizar catodoluminescência para que seja possível mapear as zonas de concentração de Ti em grãos de quartzo e assim identificar porções com diferentes concentrações de Ti e investigar sua relação com possíveis texturas de recristalização.

Quartz is one of the most common minerals in the Earth\'s crust, and is an important constituent of many metamorphic rocks. Because of the correlation between the dynamic recrystallization mechanisms and temperature, it is possible to understand the relationship between deformation and metamorphism evolution with the investigation of quartz, its textures, crystallographic orientation and its trace elements composition. Recently, thermometer calibrations were proposed based on the relationship between c-axis fabric open angle. Studies show that trace elements are also reliable indicators for geothermometers, especially on rocks without metamorphic index minerals,, such as in quartzites. With these calibrations it is possible to investigate the metamorphic-deformational evolution and compare to the metamorphic evolution of associated rocks containing diagnostic paragenesis and P-T conditions, allowing the full picture of establishment of the relationship between deformation and metamorphism. The aim of this research is to evaluate the c-axis thermometer, using data from Universal Stage and Electron Backscatter Diffraction (EBSD), as well as trace elements thermometry, Ti-in-quartz and Zr-in-rutile. The study was conducted on quartzites of the Carrancas Group, on Serra da Estância, Serra do Pombeiro and Serra de Carrancas, which P-T conditions of metamorphism were established with great precision in previous works. The study area is located in the southern region of Minas Gerais, near the cities of Carrancas, Itutinga, Itumirim and Lavras. Temperatures obtained by the c-axis thermometer were confronted with previously processed data and produced different results for each method, Universal Stage and EBSD. The Universal Stage produced a temperature that fits very well with metamorphic peak from previously calculated temperatures, and it seems to be a very reliable, cheap and relatively fast method. The stereograms made with EBSD data produced blurred girdles. It is not clear if the acquired data was either made properly or if this is a result of superimposed events of deformations, as suggested by petrography. The Zr-in-rutile thermometer partially agrees with the thermobarometry results of the literature, because at temperatures below 600 °C, it does not activate the zircon to participate on cation exchange reactions with other minerals, so the Zr concentration on rutile is considered to be from the source rock, and not related to deformation or metamorphism. The Ti-in-quartz was not a reliable thermometer for this case study. The temperatures are higher than the expected and the hypothesis is that the quartz grains might not have enough energy to exchange cations with rutile and zircon during the deformation and metamorphism caused by shear zones on Carrancas klippe. For further investigation, it is interesting to use cathodoluminescence that might map the Ti concentration zones on quartz grains to identify portions with different Ti concentrations and investigate their relationship with possible recrystallization textures. / O quartzo é um dos minerais mais comuns na crosta terrestre e é um constituinte importante de muitas rochas metamórficas. Devido à correlação entre os mecanismos dinâmicos de recristalização e a temperatura, é possível entender a relação entre a deformação e a evolução do metamorfismo com a investigação do quartzo, suas texturas, orientação cristalográfica e sua composição de elementos traços. Recentemente, calibrações de termômetros foram propostas com base na relação entre o ângulo de abertura do eixo-c. Estudos mostram que elementos traços também são indicadores confiáveis para geotermômetros, especialmente em rochas sem índices de minerais metamórficos, como os quartzitos. Com estas calibrações é possível investigar a evolução metamórfico-deformacional e comparar com a evolução metamórfica de rochas associadas contendo paragênese diagnóstica e condições de P-T, permitindo o quadro completo do estabelecimento da relação entre deformação e metamorfismo. O objetivo desta pesquisa é avaliar os termômetros de eixo-c, utilizando dados de Platina Universal e de Electron Backscatter Diffraction (EBSD), e temperatura de elementos traço, Ti-em-quartzo e Zr-em-rutilo. O estudo foi realizado nos quartzitos do Grupo Carrancas, na Serra da Estância, Serra do Pombeiro e Serra de Carrancas, cujas condições de metamorfismo da P-T foram estabelecidas com grande precisão em trabalhos anteriores. A área de estudo está localizada na região sul de Minas Gerais, próximo às cidades de Carrancas, Itutinga, Itumirim e Lavras. As temperaturas obtidas pelo termômetro do eixo c foram confrontadas com dados previamente processados e produziram resultados diferentes para cada método de Platina Universal e EBSD. Os dados de platina produziram temperaturas que se encaixam muito bem com o pico metamórfico de temperaturas previamente calculadas, e parece ser um método muito confiável, barato e relativamente rápido. Os estereogramas feitos com os dados do EBSD produziram guirlandas pouco nítidas. Não está claro se os dados adquiridos foram feitos adequadamente ou se isso é resultado de eventos sobrepostos de deformações, como sugerido pela petrografia. O termômetro de Zr-em-rutilo concordam parcialmente com os resultados de termobarometria da literatura, porque em temperaturas abaixo de 600 ° C, os minerais de zircão não são ativados para participar de reações de troca de cátions com outros minerais, portanto a concentração de Zr no rutilo é considerada como sendo da rocha fonte, e não relacionadas à deformação ou metamorfismo. O Ti-em-quartzo não foi um termômetro confiável para este estudo de caso. As temperaturas são superiores às esperadas e a hipótese é de que os grãos de quartzo podem não ter energia suficiente para trocar cátions com rutilo e zircão durante a deformação e metamorfismo causados por zonas de cisalhamento na klippe Carrancas. Para investigações posteriores, é interessante utilizar catodoluminescência para que seja possível mapear as zonas de concentração de Ti em grãos de quartzo e assim identificar porções com diferentes concentrações de Ti e investigar sua relação com possíveis texturas de recristalização.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata Martins Silva.pdf: 2842741 bytes, checksum: 00c605c84616c33c3c08c2e35031efa1 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Was synthesized particulate material based on containing a small amount of bismuth compounds and molybdenum with satisfactory reproducibility. The material was produced starting from a composition of 99% (mol %) of rutile TiO2 and 1% of MoO3, which were previously mixed and calcined at 1200ºC. The composition studied consisted of 99.8% of the above mixture and 0.2% of bismuth subnitrate hexahydrate, Bi5O(OH)9 NO3)4.6H2O. This powder mixture [(99.8% of TiO2+MoO3 and 0.2% of Bi5O(OH)9 (NO3)4.6H2O)] was homogenized and calcined in tubular furnace at 1200ºC using four different heating rates: 1, 30, 40 e 60 °C/min. The ascalcined powder was characterized by X-ray diffraction (XRD) for identification of the phases resulting, scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the microstructure and degree of gglomeration of powders and particle size was estimated by laser scattering technique. The color properties were expressed as CIEL*a*b* coordinates. X-ray patterns indicated the presence of TiO2, Bi2O3, γ-Bi2MoO6, Bi2Ti2O7, Bi2Ti4O11 depending on the heating rate. The yellow color was attributed to the presence of α-Bi2O3, Bi2MoO6 e Bi2Ti2O7. The different heating rates showed no relevant influence on the powder morphology, but the particle size of the powder was suitable for using the material as an inorganic pigment. / Foi sintetizado um material particulado a base de TiO2, contendo uma pequena quantidade de compostos de bismuto e de molibdênio apresentando boa reprodutibilidade. O material foi produzido a partir de uma composição de 99% (mol%) de rutilo TiO2 e 1% de MoO3, previamente misturados e calcinado a 1200 °C. A composição estudada consistia de 99,8% da mistura acima e 0,2% de subnitrato de bismuto hexahidratado, Bi5O(OH)9 (NO3)4.6H2O. Esta mistura em pó [(99,8% de TiO2 + MoO3 e 0,2% de Bi5O(OH)9 (NO3) 4.6H2O)], foi homogeneizada e calcinada em forno tubular a 1200 ºC, utilizando-se quatro taxas de aquecimento diferentes: 1, 30, 40 e 60 °C /min. O pó calcinado foi caracterizado por difração de raios X (DRX) para identificação das fases resultantes, por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliação da microestrutura e grau de aglomeração dos pós, o tamanho de partículas foi estimado por espectroscopia de fotocorrelação (PCS) e as propriedades colorimétricas através das coordenadas CIEL*a*b* . O DRX indicou a presença das fases TiO2, α-Bi2O3, γ-Bi2MoO6, Bi2Ti2O7, Bi2Ti4O11 sendo estas dependentes das taxas de aquecimento utilizadas. A cor amarela foi atribuída à presença de α-Bi2O3, -Bi2MoO6 e Bi2Ti2O7. As taxas de aquecimento diferentes não apresentaram nenhuma influência relevante sobre a morfologia do pó, porém o tamanho de partícula do pó mostrou-se adequado para a utilização do material, como um pigmento inorgânico.

[pt] Várias formas de produção de material nanoestruturado têm sido estudadas, mas uma alternativa bastante atrativa e de baixo custo surgiu no final da década de 1990, se trata da síntese hidrotérmica alcalina de nanotubos monocristalinos à base de TiO2 (método de Kasuga). Diversos óxidos de Ti já foram empregados com sucesso como precursores para a produção de nanotubos/nanofios através do método de Kasuga. O uso de areias minerais contendo Ti como precursor é uma opção muito atrativa devido ao seu baixo custo. No presente trabalho, nanomateriais 1-D de titanatos foram produzidos através do método de Kasuga utilizando areia mineral de rutilo brasileira com 89 porcento de TiO2. E o principal objetivo é verificar a relação entre o tamanho da partícula do precursor, areia de rutilo, com a morfologia nanoestruturada do produto obtido após o tratamento hidrotérmico, alcançando uma melhor compreensão do mecanismo de formação dos nanotubos/nanofios. Também foi estudado o efeito do tempo de síntese na morfologia final e a estabilidade deste material em solução aquosa ácida. / [en] Various forms of production of nanostructured material were studied, but a attractive alternative and the low cost came in the end of the 1990 decade, it is the alkali hydrothermal synthesis of nanotubos monocrystalline formed by TiO2 (Kasuga method). Various oxides of Ti already were used how precursors to production of nanotubes/nanowire through Kasuga method with success. The use of minerals sands containing Ti with precursor is an option so attractive due its low cost. In this present work, titanates 1-D nanomaterials were produced through Kasuga method using Brazilian rutile mineral sand with 89 per cent of TiO2. And the principal objective is check the relation between the particle size of precursor, rutile sand, with the morphology nanostructured of the product obtained after hydrothermal treatment, reaching a better understanding of the mechanism of nanotubes/nanowire formation. Was studied the effect of synthesis time in the morphology and the stability this material in acid aqueous solution too.

Nesta tese visamos o entendimento aprofundado dos processos e mecanismos que influenciam a performance de células solares sensibilizadas por corante (DSCs), particularmente a influência das interfaces TiO2/corante, TiO2/eletrólito e rutilo/anatase, assim contribuindo para obter dispositivos eficientes. Nesse sentido, foi investigada a influência das propriedades eletrônicas do novo corante [Ru(dcbpyH2)2(tmtH2)]Cl associadas às transições de transferência de carga MLCT e LMCT sobre a eficiência de fotoinjeção e fotoconversão de energia solar nas DSCs. Por meio da aplicação das espécies isoladas (Bu4N)3[Ru(dcbpy)2(tmtH2)], (Bu4N)4[Ru(dcbpy)2(tmtH)] e (Bu4N)5[Ru(dcbpy)2(tmt)] em DSCs, foram demonstradas as contribuições de duas bandas MLCTs e uma LMCT para a fotoconversão de energia, que foram reveladas por deconvolução dos espectros de fotoação. Além disso, aquelas espécies apresentaram valores de eficiência global corrigidos pela quantidade de corante adsorvido no TiO2 maiores do que o corante N719, indicando que os novos corantes de rutênio têm potencial de aplicação como fotossensibilizadores de células solares. Também foi investigado o mecanismo do efeito sinérgico observado em misturas de rutilo e de anatase por meio do estudo das contribuições dos processos de recombinação e de difusão de elétrons nos filmes mesoporosos mistos de TiO2 sobre a performance das DSCs, em função da distribuição daqueles nanocristais em diferentes proporções, confirmadas por microscopia Raman confocal. A impedância das interfaces/junções presentes nas DSCs foi caracterizada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para determinação de parâmetros fundamentais como capacitância química, resistência de difusão, resistências de recombinação, coeficiente de difusão, tempo de vida e comprimento de difusão dos elétrons dos filmes mistos de TiO2. As características I x V das células solares, ou seja, os parâmetros de eficiência global (η), densidade de corrente de curto-circuito (Jsc), voltagem de circuito-aberto (Voc) e fator de preenchimento (FF) foram relacionados com os parâmetros de impedância e o grau de homogeneidade das misturas de nanopartículas de rutilo e de anatase. Em particular, foi demonstrado o papel fundamental das propriedades de difusão de elétrons nos filmes mistos de TiO2 para o aumento da performance das DSCs. Os estudos de simulação dos espectros de impedância de filmes mistos não homogêneos de TiO2 comercial Aldrich mostraram que o coeficiente de difusão de elétrons desses materiais apresenta um máximo na região de 15% de rutilo e 85% anatase, coincidindo com o máximo de eficiência das DSCs de mesma composição. De fato, diferenças sutis nas contribuições da capacitância química e resistência de difusão foram responsáveis pelo aumento do coeficiente de difusão das DSCs baseadas em filmes mistos não homogêneos de TiO2. Por outro lado, quando foi aumentada a área de contato entre as nanopartículas de anatase e de rutilo, foi observado um aumento da capacitância química e tempo de vida dos elétrons nos filmes mistos homogêneos de TiO2. Estes foram atribuídos ao aumento da eficiência de transferência de elétrons entre os nanocristais de rutilo e de anatase, que diminuiram a recombinação de elétrons e promoveram a estabilização de cargas na banda de condução do TiO2. / The understanding of the detailed mechanism and processes that influence the performance of dye-sensitized solar cells (DSCs), particularly the influence of TiO2/dye, TiO2/electrolyte and rutile/anatase interfaces, thus contributing to increase the efficiency of that devices, is the main goal of this thesis. Accordingly, we investigated the influence of the electronic properties of the new dye [Ru(dcbpyH2)2(tmtH2)]Cl associated the MLCT and LMCT charge transfer transitions on the efficiency of photoinjection and solar energy photoconversion in DSCs. The species (Bu4N)3[Ru(dcbpy)2(tmtH2)], (Bu4N)4[Ru(dcbpy)2(tmtH)] and (Bu4N)5[Ru(dcbpy)2(tmt)] were isolated and used in DSCs, revealing the contributions of two MLCTs and a LMCT band for energy conversion by deconvolution of the photoaction spectra. Interestingly, these new ruthenium dyes presented overall efficiency normalized by the amount of dye adsorbed on TiO2 larger than for the N719 dye, indicating a potential for application as photosensitizers. The mechanism of the synergistic effect observed in blends of rutile and anatase was investigated studying the contributions of the recombination and electron diffusion processes in mesoporous mixed TiO2 films on the performance of DSCs, as a function of the distribution of those nanocrystals in different proportions, as confirmed by Raman microscopy (Confocal). The impedance of interfaces/junctions present in the DSCs was carefully characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to determine key parameters such as chemical capacitance, diffusion resistance, recombination resistance, diffusion coefficient, lifetime and the electron diffusion length in mixed TiO2 films. The I x V characteristics, i.e. the overall efficiency parameter (η), density of short circuit current (Jsc), open-circuit voltage (Voc) and fill factor (FF) of solar cells were correlated with the impedance parameters and the degree of homogeneity of mixtures of rutile and anatase nanoparticles. In fact, the essential role of electron diffusion properties in the mixed TiO2 films on the performance of DSCs was demonstrated. Impedance studies of low homogeneity mixed films prepared with commercial TiO2 (Aldrich) by fitting the experimental spectra with a suitable equivalent circuit revealed that the electron diffusion coefficient of these materials exhibits a maximum at 15% rutile and 85% anatase, as expected based on the synergic effect in DSCs. In fact, subtle differences in the contributions of chemical capacitance and diffusion resistance were responsible for the increase of the electron diffusion coefficient in low homogeneity mixed TiO2 films. On the other hand, an increase in the anatase and rutile nanoparticles contact area reflected positively in the chemical capacitance and electron lifetime, as expected for an enhanced electron transfer efficiency between the rutile and anatase nanocrystals, thus decreasing the electron recombination and increasing the stability of the photoinjected charge on the TiO2 conduction band.