Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344795.pdf: 1323583 bytes, checksum: eb8b6680fbfbf04906da2217d0b6a9fd (MD5) Previous issue date: 2016 / O Brasil é visto como um dos maiores potenciais produtores de pescado do mundo devido a sua diversidade ambiental, extensão costeira, clima favorável e elevada demanda do mercado interno. Este setor gera grande quantidade de efluentes líquidos industriais com alta carga orgânica (DQO 3-9 g O2/L). O presente trabalho tem como objetivo o tratamento de efluentes líquidos da indústria de pescados através de processos oxidativos (fotocatálise heterogênea, peroxidação, peroxidação fotocatalítica e ozonização (foto)catalítica). Os processos fotocatalíticos foram realizados em um reator anular com capacidade para 900mL, contendo uma lâmpada UV de vapor mercúrio com potência de 18W, com diferentes fotocatalisadores (TiO2 P25, TiO2 sintetizado neste trabalho pelo método sol-gel, goetita e nanotubos de TiO2). Os fotocatalisadores foram caracterizados por MEV, DRX, área BET, band gap, avaliação da degradação do corante azul de metileno e iodeto de potássio. O método sol-gel se mostrou uma excelente rota de síntese para o TiO2, com o catalisador sintetizado. Por essa rota obteve-se no processo de ozonização fotocatalítica uma remoção de COT e DQO de 62,9% e 72,8%, respectivamente. Devido à natureza complexa dos efluentes líquidos da indústria de pescado, para se atingir altas taxas de mineralização, o tratamento fotocatalítico exige o uso de oxidantes adicionais como o ozônio ou peróxido de hidrogênio.<br> / Abstract : Brazil is seen as one of the greatest potential fish producers in the world due to its environmental diversity, coastal extension, favorable climate and high demand in the domestic market. However, this sector generates large amount of liquid effluent has high organic content. This paper proposes the use of advanced oxidation processes as a process for the treatment of these effluents. The treatment of the effluent was conducted by heterogeneous photocatalysis, peroxidation, photocatalytic peroxidation and ozonation (photo) catalytic where technologies peroxidation and photocatalytic ozonation were those that achieved a higher mineralization of organic compounds. Heterogeneous photocatalytic process was evaluated in a reactor annular ability to 900ml, illuminated by a steam mercury UV lamp with a power of 18W using different photocatalysts (TiO2 P25, TiO2 synthesized by the solgel method, goethite and TiO2 nanotubes). The photocatalysts were characterized by SEM, XRD, BET area, band gap, evaluation of the degradation of methylene blue and chemical radical species generated during photocatalysis. The sol-gel method showed an excellent synthetic route to TiO2 in the catalyst synthesized by this route was obtained in the ozonization process photocatalytic a removal of TOC and COD of 62.9% and 72.8%, respectively. Due to the complexity of the fishery wastewater, it was required to add ozone or hydrogen peroxide as electron acceptor to improve the mineralization of the heterogeneous photocatalytic degradation.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: f.62-64 / O objetivo deste trabalho foi avaliar os resultados dos laudos analíticos referentes às análises microscópicas de alimentos segundo a legislação vigente (Regulação RDC Nº 175 ANVS/MS de 08/07/03 e as revogadas (Resolução 12/78 CNNPA/MS, item 8 - Higiene; / The titanium and its alloys have an increasing pplication in industrial environment due to ils excellent properties such as high resistance lo corrosion, resistance lo high temperatures and high wear resistance. Thus, lhe titanium alloys are widely used i

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: f.106-118 / Próteses ortopédicas são amplamente utilizadas na substituição de articulações degeneradas do corpo humano, as quais perderam sua função, se desgastaram ou foram danificadas por traumas. As próteses são fabricadas em ligas metálicas biocompatíveis como o / Orthopaedic prosthesis are used to replace joints in the human body maged due to function loosening, wearing out or trauma. The prosthesis are produced in biocompatible metal alloys as stainless steel 316L, CoCrMo or medical grade Ti6Al4V. The prosthesis

CARMO, Felipe Felix do. Deposição eletroforética de dióxido de titânio para aplicação em células solares sensibilizadas por corantes. 2016. 72 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2017-01-20T20:24:02Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_ffcarmo.pdf: 7641147 bytes, checksum: 2d38dbc3717883ec834fe79553fdf6de (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-01-23T20:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_ffcarmo.pdf: 7641147 bytes, checksum: 2d38dbc3717883ec834fe79553fdf6de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-23T20:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_ffcarmo.pdf: 7641147 bytes, checksum: 2d38dbc3717883ec834fe79553fdf6de (MD5) Previous issue date: 2016 / This work aimed to develop TiO2 photoanodes by electrophoretic deposition technique on FTO substrate for dye-sensitized solar cells (DSSCs) applications by using two electrophoretic deposition methods: continuous and multistep. Deposition time, number of layers, temperature of annealing and concentrations of TiO2 in suspension were investigated as working parameters during the production of the substrates. According to the images obtained by scanning electron microscopy, the films obtained by continuous electrophoretic deposition presented formation of cracks that made them inappropriate for use as substrate. This problem was solved by using multistep electrophoretic deposition technique. The best photoconversion performances were obtained for the films in the following conditions: aqueous suspension of TiO2 (2 g/L), 4 deposition cycles (60 seconds each) and annealing temperature of 450 °C for 30 minutes. These devices showed a 2.7% efficiency photoconversion. Electrochemical impedance analysis showed lower charge transfer resistance at the interface TiO2/dye/electrolyte and an increase in the electron lifetime with increased deposition, reaching a maximum when 4 depositions were applied. These results are indicative that the electron recombination rate decreases thus implying an efficiency enhancement of the DSSCs. / Esse trabalho teve por objetivo desenvolver fotoanodos de TiO2 por meio da técnica de deposição eletroforética sobre substrato FTO para aplicação em células solares sensibilizadas por complexos polipiridínicos de rutênio(II). Foram utilizados dois métodos dessa técnica nesse trabalho, as quais foram chamadas de deposição eletroforética contínua e deposição eletroforética em camadas. Tempo de deposição, número de camadas, temperatura de sinterização dos filmes e concentração de TiO2 na suspensão foram fatores investigados. De acordo com as imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura, os filmes obtidos por deposição eletroforética contínua se mostraram impróprios para o uso nos dispositivos devido ao aparecimento de fissuras que foram relacionadas a evaporação do solvente, fato contornado com a técnica de deposição eletroforética em camadas. Os filmes que apresentaram melhor eficiência na fotoconversão nos dispositivos fotoeletroquímicos foram depositados em uma suspensão com concentração de 2,0 g/L de TiO2, com 4 deposições de 60 segundos cada e sinterizados em uma temperatura de 450 ºC por 30 minutos. Esses dispositivos apresentaram uma eficiência de 2,7 % na fotoconversão. Análises de impedância eletroquímica mostraram uma menor resistência de transferência de carga na interface TiO2/corante/eletrólito e um aumento no tempo de vida do elétron com o aumento da espessura dos filmes depositados, indicando uma menor taxa de recombinação entre o TiO2 e os íons triiodeto presentes no eletrólito.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-09-08T17:11:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1835695 bytes, checksum: bf8f63b434564b64b6fde68bc988c9e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-08T17:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1835695 bytes, checksum: bf8f63b434564b64b6fde68bc988c9e5 (MD5) Previous issue date: 2015-12-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A utilização do TiO 2 como fotocatalisador apresenta algumas desvantagens como os processos de recombinação elétrons-lacuna, os quais diminuem a sua atividade fotocatalítica; somente ser fotoativado pela radiação na região do UV; e tendência a agregação das suas nanopartículas. Desta forma, este trabalho consistiu-se no preparo de compósitos contendo TiO 2 de forma a obter uma melhoria em suas propriedades funcionais. A atividade fotocatalítica foi significativamente afetada pela quantidade de TiO 2 suportada no hidróxido duplo lamelar de MgAl (hidrotalcita). Várias amostras de fotocatalisadores foram preparadas com diferentes nanopartículas metálicas (Ag, Cu ou Ni). O compósito fotocatalisador mais eficiente foi obtido na forma calcinada, com a relação molar de 2:1:1 (Mg:Al:Ti) e o metal Ag (2%, m/m) sendo denominado por HTC/TiO 2 -Ag(2). Este compósito apresentou aproximadamente 100% de degradação e 85% de mineralização do fenol, em 300 min. Compósitos contendo TiO 2 associado ao óxido de zinco obtido pela calcinação do hidróxido duplo lamelar ternário de MgZnAl também foram preparados com sucesso. Os fotocatalisadores foram avaliados em diferentes razões molares de Zn 2+ /Mg 2+ sendo que o melhor fotocatalisador foi obtido para a razão molar Zn 2+ /Mg 2+ igual a 5% e foi denominado por TiO 2 /MgZnAl-5. Este fotocatalisador removeu aproximadamente 100% de fenol e 80% de COT, em 360 minutos. Os novos compósitos fotocatalisadores preparados neste trabalho apresentaram um sinergismo de efeito ocasionado pelo suporte de hidróxido duplo lamelar, presença das nanopartículas metálicas (Ag, Cu ou Ni) ou óxido de zinco os quais, associados à fotoatividade do TiO 2, resultaram na formação de um compósito com alta capacidade fotocatalítica. Os compósitos apresentaram boa estabilidade após 5 ciclos de reuso, capacidade de recuperação e menor agregação de suas nanopartículas, mostrando assim um potencial promissor para aplicações práticas. / Use of TiO 2 as photocatalyst has some disadvantages such as electron-hole recombination processes which reduces its photocatalytic activity; only be photoactivated by radiation in UV region; and the tendency of aggregation when used as nanopowder. This study consisted in preparing composites containing TiO 2 to obtain an improvement in their functional properties. Photocatalytic activity was affected significantly by the amount of TiO 2 supported on lamellar double hydroxide of MgAl (hydrotalcite). A series of photocatalysts were prepared with different metallic nanoparticles (Ag, Cu or Ni). The most efficient photocatalyst composite was obtained calcined form, molar ratio 2:1:1 (Mg:Al:Ti) and Ag metal (2 wt.%) denominated as HTC/TiO 2 -Ag(2). This composite showed highest efficiency degradation by removing about 100% phenol by analysis via HPLC-DAD and 85% TOC after 300 minutes. Composites containing TiO 2 combined with zinc oxide obtained by the calcination of ternary (MgZnAl) layered double hydroxides were also successfully prepared in this work. The photocatalysts were evaluated at different Zn 2+ /Mg 2+ molar rations and the most efficient photocatalyst was obtained at a Zn 2+ /Mg 2+ equal to 5% (TiO 2 /MgZnAl- 5). This photocatalyst removed approximately 100% phenol and 80% COT after 360 minutes. The new composite photocatalyst prepared in this study showed a synergy effect of the layered double hydroxide support, presence of metal nanoparticles (Ag, Cu or Ni) or zinc oxide associated with photoactivity of TiO 2 , resulting in formation of a composite with high photocatalytic capacity. The composites showed good stability after 5 cycles, reduced agglomeration and ease separation by sedimentation at the end of the processes, thus showing a promising potential for practical applications.

GARCIA, B. A. Efeitos do tratamento com plasma não térmico em superfícies de titânio e materiais cerâmicos. 2016. 80 f. Dissertação (Mestrado em Odontologia) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-04-14T12:44:02Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_bagarcia.pdf: 15249907 bytes, checksum: 657c855023b2ef0cf06e6516372f48bb (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-04-14T12:44:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_bagarcia.pdf: 15249907 bytes, checksum: 657c855023b2ef0cf06e6516372f48bb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-14T12:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_bagarcia.pdf: 15249907 bytes, checksum: 657c855023b2ef0cf06e6516372f48bb (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Adhesive properties of dental materials such as wetting and surface roughness are important for studies of cementing effects of prosthetic devices, repairs and restorations, combining different materials and even cell adhesion in surgical biomaterials. Modifications in the surfaces of these materials can contribute to improve these properties. This study examined the effects of treatment with argon plasma on surfaces of pure titanium, glass-ceramics reinforced by lithium disilicate and feldspar ceramic. Titanium specimens were divided into three groups (n=5): no treatment (NT); treatment with argon gas, 6 minutes; and treatment with argon plasma, 6 minutes, 10W/1 bar. Contact angle after treatment (IT) - after one hour (HT) and after one week (WT); surface roughness (Sa); and evaluation in a scanning electron microscope (SEM) were analyzed. Ceramic specimens were divided into two groups (n=5): NT and argon plasma 6 minutes, 10W / 1 bar. Contact angle after treatment (IT) – after one hour (HT) and after one week (WT); and surface roughness (Sa) and SEM evaluation and microtensile (MPa) were analyzed. The data were submitted to the Shapiro-Wilk test, analysis of variance (one-way), Tukey and t-Student test (α=0.05). In titanium there was a significant decrease in the contact angle (p<0.0001) in plasma group IT (8.4±1.8), HT (15.7±3.4) and WT (14.8±4.5) compared to the NT group (30.7±1.6). By comparing the gas group IT (24.1±6.1), HT (26.5±6.3) and WT (26.2±5.7) to the NT group (30.7±1.6) there was no significant difference (p=0.0793). There was a significant increase in surface roughness (p=0.0144) in the group treated with plasma (1.1±0.04) compared to NT groups (0.09±0.08) and gas group (1.0±0.05). In SEM, there was more irregular surface in the specimens treated with plasma. Lithium disilicate showed a significant decrease (p=0.0003) contact angle plasma group IT (5.0±0.2) and HT (5.5±1.0) when compared with the group NT (9.6±2.6); showed a significant increase in surface roughness (p=0.02) in the plasma group (1.1±0.4) when compared to the NT group (0.6±0.2) and a significant increase in bond strength (MPa) of a resin cement (p=0.0005) in plasma group (27.6±3.7) compared to the NT group (11.2±2.1). In feldspathic ceramics, when compared to the contact angle of the NT group (30.0±6.5), plasma IT (8.3±2.7), HT (12.9±3.3) and ST (16,2±2.4), we observed a significant (p<0.0001) plasma group; the surface roughness has increased significantly (p=0.03) in the plasma group (1.7±0.6) when compared to the NT group (1.0±0.2). The SEM images plasma group when compared to the NT group exhibited a much more irregular topography both for lithium disilicate and for feldspar. The treatment with argon plasma enhanced wetting and increased roughness of the three surface examined materials: titanium and ceramic lithium disilicate and feldspar. This treatment also increased the bond strength in adhesive cementation on ceramic lithium disilicate. / Propriedades adesivas dos materiais odontológicos, como molhamento e rugosidade de superfície são importantes para estudos de efeitos de cimentações de peças protéticas, restaurações e reparos, unindo diferentes materiais e, até mesmo, adesão de células em biomateriais cirúrgicos. Modificações nas superfícies desses materiais podem contribuir para melhoria dessas propriedades. Este estudo analisou os efeitos do tratamento com plasma não térmico em superfícies de titânio puro, cerâmicas vítreas reforçadas por dissilicato de lítio e cerâmica feldspática. Espécimes de titânio foram distribuídos em três grupos (n=5): sem tratamento (ST); tratamento com gás argônio, 6 minutos; e tratamento com plasma de argônio, 6 minutos, 10W/1 bar. Foram analisados: ângulo de contato logo após o tratamento (TI), após uma hora (TH) e após uma semana (TS); rugosidade de superfície (Sa); e topografia de superfície (MEV). Espécimes das cerâmicas foram distribuídos em dois grupos (n=5): ST e plasma de argônio 6 minutos, 10W/1bar. Foram analisados: ângulo de contato logo após o tratamento (TI), após uma hora (TH) e após uma semana (TS); rugosidade de superfície (Sa); topografia de superfície (MEV) e resistência de união (MPa). Os dados foram submetidos aos testes Shapiro-Wilk, análise de variância (um critério), Tukey e t de Student (α=0,05). No titânio houve diminuição significativa do ângulo de contato (p<0,0001) no grupo plasma TI (8,4±1,8), TH (15,7±3,4) e TS (14,8±4,5), comparando-se ao grupo ST (30,7±1,6). Ao comparar o grupo gás TI (24,1±6,1), TH (26,5±6,3) e TS (26,2±5,7) ao grupo ST (30,7±1,6), não houve diferença significativa (p=0,07). Houve aumento significativo da rugosidade de superfície (p=0,01) no grupo tratado com plasma (1,1±0,04) quando comparados aos grupos ST (0,09±0,08) e grupo gás (1,0±0,05). No MEV, observou-se superfície mais irregular nos espécimes tratados com plasma. O dissilicato de lítio apresentou uma redução significativa (p=0,0003) do ângulo de contato no grupo plasma TI (5,0±0,2) e TH (5,5±1,0), quando comparado ao grupo ST (9,6±2,6); apresentou um aumento significativo na rugosidade superficial (p=0,02) no grupo plasma (1,1±0,4) quando comparado ao grupo ST (0,6±0,2) e um aumento significativo na resistência de união (MPa) (p=0,0005) no grupo plasma (27,6±3,7) quando comparado ao grupo ST (11,2±2,1). Na cerâmica feldspática, quando comparado o ângulo de contato dos grupos ST (30,0±6,5), plasma TI (8,3±2,7), TH (12,9±3,3) e TS (16,2±2,4), observou-se uma redução significativa (p<0,0001) do grupo plasma; na rugosidade de superfície houve um aumento significativo (p=0,03) no grupo plasma (1,7±0,6) quando comparado ao grupo ST (1,0±0,2). As imagens do MEV do grupo plasma, quando comparadas com o grupo ST, apresentaram uma topografia mais irregular tanto para o dissilicato de lítio, quanto para a feldspática. O tratamento com plasma não térmico melhorou o molhamento e aumentou a rugosidade de superfície dos três materiais analisados: titânio e cerâmicas de dissilicato de lítio e feldspática. Esse tratamento, também aumentou a resistência de união na cimentação adesiva em cerâmicas de dissilicato de lítio.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-31T14:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345660.pdf: 8768611 bytes, checksum: 8091bbf8621db6062d55cdf9eea64ac2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Nanopartículas de dióxido de titânio são amplamente utilizadas como fotocatalisadores. A fração relativa do polimorfo de dióxido de titânio (anatásio, rutilo, ou bruquita), a dimensão das nanopartículas e a dopagem afetam significativamente o desempenho fotocatalítico desse material. Devido à menor energia de superfície, a fase anatásio é favorecida em escala nanométrica. Porém, elementos dopantes, tais como o nióbio, podem mudar esse comportamento devido a alterações tanto na superfície quanto no volume das nanopartículas. Contudo, o efeito do nióbio na estabilidade relativa das fases anatásio e rutilo ainda não é bem entendido do ponto de vista termodinâmico. Visando uma melhor compreensão desse efeito, na primeira parte desse trabalho, foi construído um novo diagrama de fases preditivo para TiO2 dopado com Nb2O5, que mostra a estabilidade do polimorfo da titânia em função da composição e tamanho de grão. Na sequência, nanopartículas de TiO2 dopadas com 0 a 5 mol% de Nb2O5 foram sintetizadas por precipitação simultânea. 5 mol% Nb2O5 postergou a transformação de anatásio para rutilo em aproximadamente 200 °C. Após tratamento térmico do TiO2 dopado com 5 mol% Nb2O5 a 700 °C, não foi detectada a fase rutilo, enquanto TiO2 não dopado apresentou 90 % dessa fase. Para amostras calcinadas a 450 °C por 7 h, uma diminuição no tamanho do cristalito de 11.8 para 5.9 nm e um aumento na área superficial específica de 92 para 168 m²/g foram observados entre o TiO2 não dopado e o TiO2 dopado com 5 mol% de Nb2O5. A atividade fotocatalítica do anatásio foi medida pela taxa de decomposição do azul de metileno sob iluminação ultravioleta e luz visível e comparado com um catalisador comercial padrão (TiO2 P25). Os resultados mostraram que o TiO2 dopado com 5 mol% Nb2O5 apresentou atividade fotocatalítica superior àquela medida para o TiO2 P25 sob luz visível. O desempenho aumentado foi atribuído à mudança da química de superfície associada com uma breve mudança na energia da banda proibida. Então, TiO2 dopado com 5 mol% de Nb2O5 foi aplicado sobre revestimentos cerâmicos esmaltados por spray de modo a formar um filme nanométrico após sinterização entre 600-900 °C. O caráter super-hidrofílico foi avaliado pela medida do ângulo de contato da água sob irradiação UV. A degradação do azul de metileno foi realizada de acordo com ISO 10.678 e JIS R 1703-2. Os resultados mostraram um melhor desempenho das amostras dopadas em todas as temperaturas testadas. Em 800 °C, as amostras dopadas alcançaram ângulo de contato de água próximo de zero em apenas 15 min sob irradiação UV. As imagens de MEV mostraram que o dopante Nb2O5 drasticamente diminui o tamanho do grão das nanopartículas de TiO2.<br> / Abstract : Titanium dioxide nanoparticles are widely used as photocatalysts. The relative fraction of titanium dioxide polymorph, i.e. anatase, rutile, or brookite, the nanoparticle size and the doping significantly affect the photocatalytic performance of this material. Due to the smaller surface energy, the anatase phase is more favorable at nanoscale. Doping elements, such as niobium, are expected to modify this behavior, due to changes in both surface and bulk energies. However, the effect of niobium on the relative stability of anatase and rutile phases is not well understood from the thermodynamic point of view. Aiming a better understanding of this effect, in the first part of this work, a new predictive nanoscale phase diagram was built for Nb2O5-doped TiO2, which shows the stable titania polymorph as a function of the composition and size. In the sequence, TiO2 nanoparticles doped with 0 to 5 mol% Nb2O5 were synthesized by simultaneous precipitation. 5 mol% Nb2O5 postponed the anatase to rutile transformation by about 200 °C. After thermal treatment of 5 mol% Nb2O5-doped TiO2 at 700 °C, no rutile was detected, while undoped TiO2 presented 90 wt.% of this phase. For samples calcined at 450 °C for 7 h, a decreasing on crystallite size from 11.8 to 5.9 nm and an increasing on specific surface area from 92 to 168 m²/g were observed between the undoped TiO2 and 5 mol% Nb2O5-doped TiO2. Photocatalytic activity of anatase polymorph was measured by the decomposition rate of methylene blue under ultraviolet and daylight illumination and compared to commercial standard catalyst (TiO2 P25). The results showed higher photocatalytic activity for 5 mol% Nb2O5-doped TiO2 than P25 under visible light. The enhanced performance was attributed to surface chemistry change associated with a slight shift in the band gap. Thus, 5 mol% Nb2O5-doped TiO2 was coated on glazed ceramic tiles by spraying to form a nanometric film on the surface of the ceramic tiles after sintering from 600-900 °C. The superhydrophilic character was evaluated by measuring the water contact angle under UV-irradiation. The degradation of methylene blue was performed according to ISO 10.678 and JIS R 1703-2. The results showed better performance of doped samples at all temperature tested (600-900 °C). At 800 °C, the doped samples achieved water contact angle near to zero in just 15 min under UV-irradiation. The SEM images showed that Nb2O5 doping drastically decreases the grain size of the TiO2 nanoparticles.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-15T04:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347261.pdf: 1767746 bytes, checksum: 05f30ab2ce5827e8d0293eda557180f2 (MD5) Previous issue date: 2017 / A celulose bacteriana (CB) é um biopolímero com propriedades interessantes, tais como, biocompatibilidade, alta resistência à tração, alta capacidade de absorção, retenção de água e alta cristalinidade. A celulose é o polímero mais abundante da terra, podendo ser produzida por plantas e por vários microrganismos. Bactérias do gênero Komagataeibacter, que foram usadas neste estudo, têm carácter não patogênico e mantém a capacidade de sintetizar nanofibras de celulose em meio estático e em condições dinâmicas, na qual há uma tendência para a formação de geometrias membranosas e corpos tridimensionais de formas esféricas, respectivamente. Na primeira etapa deste trabalho, o objetivo principal foi avaliar e caracterizar a produção de esferas de CB produzidas com a bactéria Komagataeibacter hansenii ATCC 23769, sob cultivo agitado e diferentes condições de operação. Para isto, utilizou-se um planejamento experimental envolvendo as variáveis correspondentes a fonte de carbono, concentração de inóculo, volume do meio de cultura, volume do frasco Erlenmeyer e a velocidade de agitação. Os resultados experimentais mostraram que o rendimento mais elevado de celulose bacteriana na forma de hidrogel foi obtido sob condições em que a fonte de carbono utilizada foi o glicerol, na temperatura controlada de 25 °C e com a velocidade de agitação de 125 rpm. Nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) são extremamente importantes em aplicações elétricas, fotocatalíticas e biomédicas. Materiais multifuncionais com propriedades diferenciadas, baseados em celulose bacteriana, podem ser concebidos a partir de nanocompósitos de CB/TiO2 pelo método ex-situ de imersão sol-gel. Deste modo, a segunda etapa do trabalho foi composta pela fabricação de nanocompósito constituído de hidrogel CB/TiO2. As caracterizações foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). A análise morfológica do nanocompósito revelou a existência de interação molecular e adesão entre as nanopartículas de TiO2 e a matriz de nanofibras de celulose, onde a presença de picos de Ti no espectro EDS foram encontrados, provando a incorporação bem sucedida das nanopartículas. O FTIR revelou a modificação dos grupos funcionais, o que sugeriu a interação entre os componentes. Devido ao grande potencial fotocatalítico das nanopartículas de TiO2 e pela possibilidade de confecção de hidrogéis esféricos de CB, contendo elevada área superficial, a terceira etapa do projeto foi composta pelo desenvolvimento de nanocompósitos esféricos de CB/TiO2 confeccionados via imersão sol-gel e via síntese direta de nanopartículas de TiO2. O objetivo da confecção dos nanocompósitos em duas vias é a comparação de eficiência do efeito fotocatalítico. As caracterizações morfológicas foram realizadas via MEV e a avaliação da atividade fotocatalítica foi conduzida em um reator fotocatalítico de baixa potência (UV-C 15W), por fim, a análise quantitativa foi via a degradação de um corante medida por espectroscopia visível. Como resultado final os materiais alcançaram uma capacidade de remoção do corante de 89,58 e 70,83% através da fotocatálise dos nanocompósitos de CB/TiO2 confecionados via a adição das nanopartículas pelos métodos ex-situ e in-situ, respectivamente. Estes bons resultados possibilitarão a utilização deste material no tratamento de efluentes industriais.<br> / Abstract : Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer with interesting properties, such as biocompatibility, high tensile strength, high absorption capacity, water retention and high crystallinity. Cellulose is the most abundant polymer of the earth, it can be produced by plants and by various microorganisms. Bacteria of the Komagataeibacter genus, which were used in the experiments have non-pathogenic character and hold the ability to synthesize cellulose nanofibers in static medium and in dynamic conditions, where there is a tendency in the formation of membranous geometries and three-dimensional bodies of spherical shapes, respectively. The first step of this work was to evaluate and characterize the production of spherical BC produced with Komagataeibacter hansenii ATCC 23769 bacteria under agitated culture and different operating conditions. A design of experiments was used to evaluate the parameters corresponding to a carbon source, inoculum concentration, the volume of the culture medium, the volume of the Erlenmeyer flask and stirring speed. The experimental results showed that the highest yield of bacterial cellulose as hydrogel was obtained with the utilization of glycerol, temperature controlled at 25 °C and agitation speed of 125 rpm. Nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) are extremely important in electrical applications, photocatalysis, sensors and biomedical areas. Multifunctional materials, based on bacterial cellulose, with differentiated properties can be designed from the CB/TiO2 nanocomposite by ex situ method of sol-gel immersion. It was manufactured as a nanocomposite consisting of CB/TiO2 hydrogel. The characterizations were carried out by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The morphological analysis of nanocomposite revealed the existence of molecular interaction and adhesion between TiO2 nanoparticles and cellulosic nanofibers matrix, where the presence of Ti peaks in EDS spectra was discovered, proving the successful incorporation of nanoparticles. The FTIR showed modification on the functional groups, suggesting an interaction between the components. Due to the large photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles and the possibility to produce spherical hydrogels of BC with high surface area, the third step of the project will consist of the development of spherical nanocomposites BC/TiO2 prepared by immersion sol-gel and by direct synthesis of TiO2 nanoparticles. Both nanocomposites will be compared for the photocatalytic effect. Morphological characterizations will be performed through SEM and the evaluation of the photocatalytic activity will be conducted at a low power photocatalytic reactor (15W UV-C). Finally, the quantitative analysis will be measured by degradation of a dye at visible spectroscopy. As final results materials achieved a dye removal capacity of 89.58 and 70.83% by photocatalysis of the CB/TiO2 nanocomposites produced by addition of the nanoparticles via ex-situ and in-situ methods, respectively. These good results will enable the use of this material in the treatment of industrial effluents.

Nos últimos anos, a utilização de nanotubos (Nts) de dióxido de titânio (TiO2) têm atraído interesse tecnológico e científico de forma significativa devido às suas propriedades únicas, tais como grande área de superfície específica, alta capacidade de absorção e apresentam excelentes atividades fotoeletroquímicas e um meio para melhorar essas propriedades está relacionada ao controle da morfologia dos Nts durante a sua sintetização no processo de anodização. O objetivo desse estudo é avaliar a influência do potencial aplicado durante o processo de anodização para obtenção de Nts de TiO2, tendo em vista a utilização desses nanotubos como catalisador fotoeletroquímico. Para que houvesse a cristalização do óxido, realizou-se tratamento térmico a 400 °C ao ar, durante 3 h com taxa de aquecimento de 10 °C / min. Analisou-se a relação do potencial aplicado durante o processo de anodização com a morfologia dos nanotubos e a sua resposta fotoeletroquímica. As caracterizações foram realizadas através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), difração de raios X (DRX), espectrofotometria no ultravioleta visível (UV-VÍS), voltametria linear e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE).Observou-se que o potencial de anodização exerce influência na geometria do nanotubo, isto é, no comprimento, na espessura da parede e no diâmetro, alterando a absorção de luz e, consequentemente, o desempenho fotoeletroquímico das amostras. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica mostraram pouca diferença na resistividade das amostras estudas. Contudo, as correntes desenvolvidas no ensaio de voltametria linear, indicaram que a amostra Nt30 é um fotoeletrodo promissor para formar heteroestruturas baseado em nanotubos de dióxido de titânio. / In recent years, the use of TiO2 nanotubes (Nts) has attracted technological and scientific interests in a significant way due to its unique properties, such as large specific surface area, high absorption capacity and excellent photoelectrochemical activities. One way to improve these properties is to control the nanotubular morphology during its synthesis through the anodizing process. The objective of this study is to evaluate the influence of the applied potential during the anodization process to obtain titanium dioxide (TiO2) nanotubes and applying these nanotubes as a photoelectrochemical catalyst. In order to crystallize the Nts, heat treatment was carried out at 400 ° C in air for 3 h at a heating rate of 10 ° C / min. The effect of the applied potential during the anodizing process on the morphology of the nanotubes and their photoelectrochemical response were analyzed. The characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), visible ultraviolet spectrophotometry (UV-VIS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It was observed that the anodization potential influences the geometry of the nanotubes, that is, their length, wall thickness and diameter, altering their light absorption properties; consequently, influencing the photoelectrochemical performance of the samples. The results obtained from the electrochemical impedance spectroscopy showed a slightly small difference in the charge transportation resistance of the studied samples. However, the currents developed in the linear voltammetry tests indicated that the Nt30 sample is a promising photoelectrode to apply for other applications such as heterostructures and cationic/anionic doped structures based on titanium dioxide nanotubes.

A investigação das possibilidades do uso da energia solar tem se intensificado nas últimas décadas. Existem muitos desafios na busca de melhorar a eficiência de conversão de energia solar em outras formas de energia. Os diferenciados comportamentos apresentados por dispositivos semicondutores nanoestruturados tem viabilizado processos fotocatalíticos sob irradiação solar. Encontrar um semicondutor estável, com a possibilidade de expandir a eficiência das reações fotocatalíticas, para o espectro visível da radiação solar, é um dos principais desafios em muitas investigações. Dado um semicondutor específico dióxido de titânio (TiO2), algumas modificações são fundamentais tanto para otimizar o semicondutor e expandir seu espectro de absorção para o visível, quanto para aumentar a eficiência de separação de carga na interface entre as fases sólido e líquido. Esse trabalho tem como objetivo investigar as propriedades de nanotubos de TiO2 via carregamento com nanopartículas de Au utilizando dois métodos físicos para tal: i) implantação iônica e ii) pulverização catódica (DC Magnetron Sputtering). Os materiais assim obtidos resultaram em distintas características estruturais, morfológicas, superficiais e óticas que foram investigadas através da realização de variadas técnicas. A estabilidade temporal destes materiais, quando utilizados em processos fotocatalíticos para a produção de H2, também foi investigada Os nanobubos de TiO2 sem adição de nanopartículas de Au apresentaram uma maior estabilidade, mas menor atividade fotocatalítica comparado aos nanotubos carregados com nanopartículas de Au. Os nanotubos carregados com nanopartículas pelo método de implantação iônica apresentaram um aumento de até 7 vezes na produção fotocatalítica de H2, comparadas a amostra livre de Au. A atividade fotocatalítica das amostras submetidos a carregamento de Au pela técnica de DC Magnetron Sputtering tiveram um amento de até 40 vezes comparadas a amostra livre de Au. Apesar dos NTs carregados com NPs de Au por DC Magnetron Sputtering apresentarem uma maior atividade fotocatalítica os NTs carregados com Au por implantação apresentaram maior estabilidade temporal, reproduzindo a mesma produção de H2 em 4 ciclos de 24 horas de ensaios fotocatalíticos, enquanto os NTs carregados com Au por DC Magnetron Sputtering tiveram uma queda maior que 40% na produção de H2 no mesmo número de ciclos. A queda na produção de H2 verificada na amostra carregada por DC Magnetron Sputtering é justificada pela perda de mais de 80% do Au depositado. / In the last decades, several publications have been shown different approaches to use solar energy. There are many challenges in order to improve the efficiency of solar energy conversion to other types of energy. The unique behaviour of the nanostructured semiconductors devices has allow the photocatalytic process under solar irradiation. However, the search for a stable semiconductor that can improve the efficiency of photocatalytic reaction under the visible spectrum is one of the current biggest challenge. Among several semiconductors, dioxide titanium (TiO2) is one of the most promising candidates. However, in order to expand the visible absorption and increase the charge separation efficiency is require modified the TiO2 structure. This work aimed the investigation of TiO2 nanotubes properties loaded with Au nanoparticles via two physics approaches: i) ion implantation and ii) sputtering deposition (DC Magnetron sputtering). The samples produced presented different structural, morphological and optical properties that were investigated thought several techniques The temporal stability of these materials, when submitted to photocatalytic process for hydrogen production also has been investigated. TiO2 nanotubes without Au nanoparticles showed a better stability and a lower photocatalytic activity when compared with the nanotubes with Au nanoparticles. The nanotubes loaded with Au nanoparticles by ion implantation presented an increase of up to 7 times in the photocatalytic production of H2, compared to the Au free sample. The photocatalytic activity of samples submitted to Au loading by the Magnetron Sputtering DC technique had an increase of up to 40 times compared to the Au free sample. Although NTs loaded with Au NPs by DC Magnetron Sputtering exhibited a higher photocatalytic activity, the Au-loaded NTs by ion implantation presented higher temporal stability, reproducing the same H2 production in 4 cycles of 24 hours of photocatalytic tests, while NTs loaded with Au by DC Magnetron Sputtering had a drop greater than 40% in H2 production in the same number of cycles. The decrease in H2 production verified in the sample loaded by DC Magnetron Sputtering is justified by the loss of more than 80% of the deposited Au.