Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006Bitstream added on 2014-06-13T19:53:30Z : No. of bitstreams: 1 aparecida_ah_me_araiq.pdf: 2281144 bytes, checksum: dea6a2f4d2dbe1a08aa508e8abc51b0d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A atividade biológica do titânio comercialmente puro - Ti c.p. em relação aos tecidos duros é melhorada mediante a modificação de sua superfície empregando-se recobrimento com material bioativo. Um dos materiais bioativos mais utilizados é a Hidroxiapatita - HA, uma das fases das apatitas (fosfatos de cálcio de variadas razões Ca/P), principal constituinte mineral do tecido ósseo. Contudo, além da HA, vários outros fosfatos de cálcio também ocorrem em sistemas biológicos, tais como fosfato de cálcio amorfo – ACP, fosfato octacálcico – OCP e o fosfato tricálcico – TCP, aumentando o interesse nas possibilidades de uso destes materiais como biocerâmicas. Uma técnica de recobrimento muito utilizada nos últimos anos tem sido o Método Biomimético. Seu sucesso deve-se à utilização de uma solução similar ao fluido corpóreo, denominada Synthetic Body Fluid – SBF, que propicia a mimetização do processo biológico realizado para a formação dos tecidos duros. O crescimento da HA e de outras apatitas, tanto no meio biológico quanto em SBF, ocorre em meio contendo, além de íons Ca2+ e PO4 3-, íons-traços essenciais tais como: Mg2+, HCO3 -, K+ e Na+. Alguns destes íons são conhecidos como inibidores do crescimento da HA, como Mg2+ e HCO3 -. Neste trabalho, estudou-se a influência dos íons K+, Mg2+, SO4 2- e HCO3 - na formação de apatitas, principalmente HA, sobre substratos metálicos de Ti c.p. previamente tratados com NaOH 5M. Os efeitos destes íons nos recobrimentos obtidos foram analisados antes e após tratamento térmico a 800ºC por microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de energia dispersiva de raios X - EDX, difratometria de raios X - DRX e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram que o crescimento de ACP foi favorecido pela presença dos íons Mg2+ e CO3 2- na solução... / The biological activity of commercially pure titanium - c.p. Ti in relation to hard tissues is improved by modifying its surface using coating with bioactive materials. One of the bioactive materials most used is Hydroxyapatite - HA, one of the phases of the apatites (calcium phosphates of varied Ca/P reasons), main mineral constituent of the bone tissue. However, beyond the HA, several other calcium phosphates also occur in biological systems, such as amorphous calcium phosphate - ACP, octacalcium phosphate - OCP and tricalcium phosphate - TCP, increasing the interest in the possibilities of use of these materials as bioceramics. One technique of coating very used in the last years has been the Biomimetic Method. Its success must it the use of a similar solution to the corporeal fluid, called Synthetic Body Fluid - SBF, that propitiates the imitation of the carried through biological process for the formation of hard tissues. The growth of the HA and other apatites, as much in the biological environment as in aqueous solution as the SBF, occurs environment containing, beyond calcium and phosphate ions, essential ion-traces such as: Mg2+, HCO3-, K+ and Na+. Some of these elements are known as inhibiting of the growth of the HA, as Mg2+ and HCO3-. In this work, it was studied it influence of íons K+, Mg2+, SO42- and HCO3- in the formation of apatites, mainly HA, on metallic substrate of Ti c.p. previously treated with NaOH 5M. The effects of these ions in the obtained coating, before and after the thermal treatment at 800ºC, were analyzed by scanning electron microscopy - SEM, energy dispersive X-rays - EDX, X-ray diffractometer - XRD and Fourier transformation infrared - FT-IR. The results had shown that the growth of ACP was favored by the presence of íons Mg2+ and CO32- in the solution, being also favored its transformation the OCP before the thermal treatment.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-05-19Bitstream added on 2014-06-13T20:01:53Z : No. of bitstreams: 1 araujo_fbc_dr_sjc.pdf: 312103 bytes, checksum: 3f21d0423598e73724ad1f5cf82e2469 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Analisaram-se separada e comparativamente três marcas comerciais de elásticos ortodônticos sintéticos e de molas de NiTi (MORELLI, ORMCO e GAC), quanto à degradação da força sofrida por estes materiais em função do tempo, quando submetidos a simulação das condições bucais. Os elásticos e molas foram inicialmente termociclados (temperaturas de 15°C e 45°C), em seguida estirados em 20mm, imersos em saliva artificial a 37°C e desativados em 0,5mm semanais. As leituras da quantidade de força gerada pelas amostras foram realizadas nos momentos: inicial, 1, 24, 48 horas, 7, 14, 21 e 28 dias. Observou-se significativa redução na quantidade de força gerada pelos elásticos na primeira hora de ativação, que variou de 49,5% a 53%, enquanto que para as molas a degradação foi signicativamente menor, com valores entre 4,2% e 18,1%. Ao término de 28 dias de testes, as amostras de elásticos sofreram redução média na quantidade de força gerada entre 82,7% e 91,2% (GAC-82,7%, ORMCO-86,0% e MORELLI- 91,2%) já as amostras de molas apresentaram degradação média de força entre 17,5% e 32,2% (MORELLI-17,5%, ORMCO-27,3% e GAC-32,2%). Concluiu-se que, em geral, os elásticos promoveram maior índice inicial de força que as molas, mas após as primeiras 24 horas de ativação a quantidade de força gerada pelos elásticos era menor que a promovida pelas molas, que assim apresentaram níveis médios de força mais constantes que os elásticos ao longo dos testes. / Three commercial marks of synthetic elastics and NiTi coil springs (MORELLI, ORMCO, GAC) were separately and comparably analyzed, according to the force degradation generated by these materials, because of the time, when maintained stretched in artificial salivary, 37°C. The synthetic elastics and NiTi coil springs were thermal- cycled (15°C-45°C) and stretched in 20mm, and this stretch was reduced in 0,5mm weekly. The readings of the amount generated for elastics and coil springs were done in the intervals 0, 1, 24, 48h, 7, 14, 21 and 28 days. Where observed significative reduction on the amount of force generated for the elastics in the first hour of the activation (49,5%- 53%), and 82,7% - 91,2% in 28 days of the tests ( MORELLI - 91,2%, ORMCO - 86,0%, GAC - 82,7%);, while the generated force for NiTi coil springs suffered a reduction of 4,2%- 18,1%, in the first hour of the experimentation and 17,5% - 32,2% in 28 days of the stretch (MORELLI - 17,5%, ORMCO - 27,3%, GAC - 32,2%). We conclude that for most elastics delivered larger initial force that NiTi coil springs, but after 24 hours of activation the NiTi coil springs delivered larger force that the elastics and generated level of the force more constant that elastics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-12Bitstream added on 2014-06-13T19:21:31Z : No. of bitstreams: 1 silva_rfl_dr_araiq_parcial.pdf: 569879 bytes, checksum: 2457388d6cb16146915d8665b420386c (MD5) Bitstreams deleted on 2014-11-14T12:17:01Z: silva_rfl_dr_araiq_parcial.pdf,Bitstream added on 2014-11-14T12:17:47Z : No. of bitstreams: 1 000709052.pdf: 7363603 bytes, checksum: 2c4871700b9fe823e8770defc7894a0b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O primeiro objetivo deste trabalho foi investigar os fenômenos de agregação e de gelatinização das suspensões de TiO2 obtidos através do processo sol-gel. Estas suspensões foram preparadas a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio Ti(OPri)4 em solução aquosa de ácido para-toluenossulfônico (PTSH). A evolução do tamanho das nanopartículas e o mecanismo de agregação que ocorre nos momentos iniciais da reação foram analisados através da técnica de espalhamento de raios X à baixo ângulo (SAXS). Os resultados de SAXS mostraram que as partículas de TiO2 se agregam irreversivelmente formando partículas de tamanhos maiores nos momentos iniciais da reação. Também foram realizadas medidas de SAXS e reológicas para a suspensão com razão molar [H2O/Ti] = 2,3 e [PTSH/Ti] = 0,34, preparada com diferentes tempos de envelhecimento a 60ºC (0, 12 e 21 horas). Esse estudo revelou a possibilidade de aumentar tanto o tamanho das partículas do sol quanto a temperatura de transição sol-gel com o aumento do tempo de envelhecimento. Os valores de dimensões fractais (Df), obtidos pela técnica de SAXS, indicaram que a cinética de transição sol-gel é consistente com um processo de agregação cluster-cluster limitado por difusão (DLCCA). O segundo objetivo deste trabalho foi demonstrar a viabilidade de obter espumas cerâmicas a partir de emulsões formadas pela mistura dos sóis de TiO2 com o surfactante aniônico Dodecil Sulfato de Sódio (SDS) e não-iônico Pluronic F127 (P-127), juntamente com o óleo miristato de isopropila (MI). Nesta etapa, procurou-se avaliar o papel da natureza iônica e não-iônica dos surfactantes e da razão em massa/massa (m/m) de surfactante e da fase apolar (óleo) nas propriedades estruturais das espumas cerâmicas. O comportamento térmico, as fases cristalinas e a superfície das... / The first aim of this study was to investigate the aggregation and gelatinization of TiO2 suspensions obtained by the sol-gel process. The TiO2 suspensions were achieved by hydrolysis of the titanium tetraisopropoxide Ti(OPri)4 in para-toluene sulfonic acid (PTSH) aqueous solution. The evolution of nanoparticles size and the aggregation mechanism that occurs during the first synthesis step were analyzed by using small-angle X ray scattering (SAXS) technique. SAXS results have shown that TiO2 particles form irreversible aggregates giving rise to large particles during the first synthesis step. SAXS and rheological measurements were also carried out for the suspension prepared at H2O/Ti = 2.3 and PTSH/Ti = 0.34 molar ratios aged at 60 oC for different aging times (0, 12 and 21 h). This study has revealed the possibility to increase both the sol-gel phase transition temperature as well as the particle size by increasing the aging time. The fractal dimensionality (Df) values, estimated from the SAXS analyzes, indicated that particles aggregation is characteristic of a diffusion limited cluster-cluster aggregation (DLCCA) kinetic process. Another aim of this work was to obtain ceramic foams from emulsions formed by the mixture of TiO2 suspensions, the anionic Sodium Dodecyl Sulfate (SDS),or the non-ionic Pluronic F- 127 surfactants and the isopropyl myristate (MI) oil. This study was important to evaluate the role of the ionic or non-ionic nature of these two surfactants on the structural properties of the ceramic foam by varying the weight/weight (w/w) ratio of surfactant and non-polar phase (oil). The thermal behavior, crystalline structure and surface of the ceramic foams were investigated through thermogravimentry (TG), X ray diffraction (DRX), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques, respectively. These foams... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-11-03Bitstream added on 2014-06-13T19:22:06Z : No. of bitstreams: 1 lenharo_a_dr_araca_prot.pdf: 1956702 bytes, checksum: 5122f32b3aab14c8107085fded1a11c7 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi de estudar em mandíbula de cães, os implantes osseointegrados submetidos a carga imediata considerando a qualidade óssea formada na interface implante-osso, como também medir o contato ósseo da referida interface. Foram utilizados quatro cães que, após as exodontias, receberam três implantes Osseotite 3,75 x 8,5 (Implant Innovations Incorporation) e, após os procedimentos de moldagem e de laboratório para a confecção da prótese em Níquel-Cromo, estas foram instaladas no mesmo dia da instalação dos implantes e submetidas a técnica da carga imediata. Após 240 dias, os implantes mesial e distal foram contra-torqueados medindo-se a resistência do tecido ósseo neoformado. Na seqüência, os animais foram sacrificados (240 dias) e as peças foram processadas para cortes histológicos sem descalcificação. As lâminas obtidas foram coradas pelo azul de toluidina e pelo picro-sirius que foram analisadas pelos microscópios óptico e de luz polarizada, respectivamente. Nas lâminas coradas pelo azul de toluidina, foi possível observar o tecido ósseo neoformado em contato com a superfície dos implantes com ósteons bem definidos. Nestas lâminas foram medidos os perímetros dos implantes para determinar o contato ósseo. As lâminas coradas pelo picro-sirius mostraram deposição de colágeno tipo I. A média de contato ósseo foi de 77,5% e o teste de contratorque aplicado nos implantes apresentou média de 76,13 Ncm. Considerando as limitações deste trabalho, foi possível concluir que a carga imediata em segmentos parcialmente desdentados é uma técnica viável para reabilitação bucal. / The objective of this work was to study the osseointegrated implants undergone immediately loading in dog mandibles, considering the bone quality formed in the implant-bone interface as well as bone contact. Four dogs were used, which after exodontics, received three Osseotite implants 3.75 x 8.5 (Implant Innovations Incorporation) and after the full-arch impression with custom tray and laboratorial procedures for the fabrication of the prosthesis in nickel chrome, this one were installed in the same day as the installation of the implants and was undergone a immediately loading. After 240 days, the mesial and distal implants were reverse torqued, measuring like this, the resistance of the neoformed osseous tissue. Soon after, the animals were sacrificed (240 days) and the samples were processed for histological examination by means of undescalcified sections without decalcification. The histologic specimens attained were stained with toluidine blue and with Picrus Sirius. After microscopical examination of the sections stained by toluidine blue with the optical microscope, it was possible to observe the neoformed osseous tissue and with the presence of well defined osteons. The histologic specimens stained with Picrus Sirius were analysed by polarized light microscope and they showed type I collagen deposition. The mean of osseous contact was of 77.5% between the implant and the bone, and the biomechanical test by means of reverse-torque presented a mean of 76.13 Ncm. Considering the limitations of this work it was possible to conclude that the immediately loading in partially edentulous segments is a viable technique for oral rehabilitation.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4694.pdf: 2585847 bytes, checksum: 909899004a76bfc5995722cbbb15b2e1 (MD5) Previous issue date: 2012-03-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work platinum catalysts supported on CeO2, TiO2, TiO2-CeO2 were prepared for application in water gas shift reaction also called Shift or well known by the letters WGSR - Water Gas Shift Reaction. The mixed titanium dioxide modified with cerium dioxide supports and platinum supported catalysts were obtained by the wet impregnation method, the two supports of titanium dioxide (Degussa and Alfa Aesar) was stabilized by thermal treatment and cerium dioxide support was obtained by thermal decomposition of its precursor. The supports and catalysts were characterized by fluorescence spectroscopy X ray (FRX), X ray diffraction (XRD), the BET method for specific area, CO chemisorption and temperature programmed reduction (TPR). On initial tests the catalysts were activated in situ and tested for WGSR ranging systems that includes the HTS (High Temperature Shift) at 450 350 ° C and LTS (Low Temperature Shift) at 350 200 ° C, and then tested only under LTS conditions. The composition of effluent stream from the reactor was analyzed online by gas chromatograph. It was noted that low charges of cerium oxide is sufficient to enhance the activity and stability of the catalysts supported on mixed oxides when compared with catalysts supported on bare oxides. The effluent stream from the reactor showed compositions similar to those expected when taken into account the ratio H2O/CO. Thus, it was concluded that Pt/Ti-CeO2 is a promising catalyst for application in WGSR reactor. / Neste trabalho foram preparados catalisadores de platina suportados em CeO2, TiO2 e TiO2- CeO2 para aplicação na reação de deslocamento gás-água também conhecida como shift ou WGSR Water Gas Shift Reaction. Os suportes mistos de óxidos de titânio modificados com óxido de cério e os catalisadores de platina suportados foram obtidos pelo método da impregnação molhada, os dois suportes de óxido de titânio (Alfa Aesar e Degussa) foram estabilizados em tratamento térmico e o suporte de óxido cério foi obtido por decomposição térmica de seu precursor. Os catalisadores e suportes foram caracterizados por técnicas de espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), medida de área específica pelo método BET, quimissorção de CO e redução à temperatura programada (RTP). Nos ensaios iniciais os catalisadores foram ativados in situ e testados para a WGSR na faixa que compreende os regimes HTS (High Temperature Shift) de 450 a 350 °C e LTS (Low Temperature Shift) de 350 a 200 °C, e depois testados apenas em regime LTS. Os constituintes da corrente efluente do reator foram analisados online por cromatografia gasosa. Foi possível notar que baixos teores de óxido de cério são suficientes para aumentar a atividade e estabilidade dos catalisadores suportados em óxidos mistos quando comparados com os catalisadores suportados em óxidos puros. A corrente efluente do reator apresentou composições próximas das esperadas quando levada em consideração a relação da taxa de alimentação H2O/CO. Assim, pôde-se concluir que Pt/Ti-CeO2 é um catalisador promissor para aplicação no reator de WGSR.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseNTCO.pdf: 8314427 bytes, checksum: c8b74bff00a3c497246eb541860d4035 (MD5) Previous issue date: 2004-08-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Studies on the anodic growth of the oxides that passivate the biocompatible alloys Ti-50Zr (at.%) and Ti-13Nb-13Zr (m/m), on the electrochemical/electrical parameters and the morphology, composition and structure of these oxides were carried out in this work. The oxides were grown by both the potentiodynamic and the galvanostatic routes, in different electrolytes at room temperature; their electrochemical stability was investigated in electrolytes that simulate the physiological medium. Based on the analyses carried out, it was concluded that the Ti-13Nb-13Zr alloy presented better protection against corrosion than the Ti-50Zr alloy and that the heat treatment of the alloy did not significantly influence the analysed electrochemical parameters. It was also shown that the pre-passivation of these metals in an inert electrolyte confers the oxides greater stability when exposed to chloride-containing media. The studies by electrochemical impedance spectroscopy indicated that the oxide films of both alloys present an electrical response of the R(RQ) type and that the resistance of the anodic oxide films increases with their thickness. Finally, based on results obtained by photocurrent spectroscopy (PCS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffractometry (XRD), it was verified that the anodic oxides grown on the alloys are formed by oxides of all the alloying elements, but with an enrichment in Ti in the oxide external layers. / Neste trabalho foram realizados estudos de crescimento anódico de óxidos que passivam as ligas biocompatíveis Ti-50Zr (at.%) e Ti-13Nb-13Zr (m/m), de seus parâmetros eletroquímicos e elétricos e de suas morfologias, composições e estruturas. Os óxidos foram crescidos tanto por via potenciodinâmica quanto galvanostática, em diferentes eletrólitos a temperatura ambiente e com eles foram feitos testes de estabilidade eletroquímica em eletrólitos que simulam o meio fisiológico. Com base em todas as análises realizadas, pôde-se concluir que a liga Ti-13Nb-13Zr apresentou melhor proteção contra a corrosão do que a liga Ti-50Zr e que o tratamento térmico da liga não influenciou significativamente os parâmetros eletroquímicos analisados. Mostrou-se também que a pré-passivação desses metais em um eletrólito inerte confere a seus óxidos maior estabilidade quando utilizados em meios contendo cloreto. Os estudos por espectroscopia de impedância eletroquímica indicaram que os filmes de óxido analisados para ambas as ligas apresentam resposta elétrica do tipo R(RQ) e que com o aumento da espessura do filme de óxido anódico há um aumento na resistência do filme. Finalmente, com as técnicas de espectroscopia de fotocorrente (PCS), espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) e difratometria de raios X (DRX), foi verificado que os óxidos anódicos crescidos sobre as ligas são formados por óxidos de todos os elementos constituintes das ligas, mas com enriquecimento em Ti nas camadas mais externas do óxido.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3763.pdf: 14958607 bytes, checksum: 88e7acc77b81aa67c72e939b97e54be3 (MD5) Previous issue date: 2011-04-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The work in this thesis mainly focuses on the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVOH)-based nanocomposites loaded with nanoparticles of titanium dioxide (TiO2 anatase and TiO2 prepared by hydrothermal treatment) and silver (Ag) designed to test the bactericidal activity of such materials. For this purpose, PVOH aqueous solutions at concentrations of 10 wt.% and 18 wt.% were electrospun. Results of the morphological characterization showed that the average diameters of these fibers are in the range of 77 to 155 nm. Subsequently, the poly(vinyl alcohol)(PVOH)/silver (Ag) nanocomposites were prepared by electrospinning process. These nanofibers were characterized by SEM, EDS, XRD, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and MET. SEM images have shown the average diameter of electrospun fibers of around 90 nm. TEM images have shown the nanoparticles homogeneously dispersed in the fiber, with an average diameter of 5,8 nm. These materials demonstrated significant antibacterial activities against Stapylococcus aureus (87,8%) and Escherichia coli (85,0%). Likewise, this work presents the characterization of PVOH/TiO2 (anatase, commercial) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) nanocomposites. These nanofibers were characterized by SEM, XRD, EDS, TEM, UV-VIS diffuse reflectance spectroscopy, TG, and DSC. The TiO2 loading have been shown to be effective in the nanocomposite, changing the UV absorbance. In an attempt to offer an indirect assessment of the antibacterial activities of these nanocomposites, photocatalytics experiments were carried out using a dye, Rhodamine B (RhB), that have been used to probe the activity of TiO2. Although the degradation degree of RhB using nanofibers of PVOH/TiO2 (anatase) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) is lower than nanopowders of TiO2 (anatase) and TiO2 (hydrothermal), conversely, the results have shown that nanofibers have photoactivity indicating that some nanoparticles of TiO2 were on the surface, degrading RhB. However, the PVOH photocatalytic degradation experiment showed that only the TiO2 nanoparticles (anatase and spherical in shape) degraded the PVOH. The results showed that the total weight loss percentage of PVOH in the PVOH/TiO2 fiber is 56% after 1 hour irradiation. The PVOH in nanocomposite PVOH/TiO2 (5wt.%) (hydrothermal) was not degraded due to the rodshaped nanoparticles of TiO2 and the predominance of the rutile crystalline phase, which is known to have less and poor photocatalyst activity than TiO2 anatase phase. In this study, PVOH/TiO2 (anatase), PVOH/TiO2 (hydrothermal), and PVOH/Ag nanocomposites are considered to be promising materials for application in the food industry. / Nesta tese foram desenvolvidos e caracterizados nanocompósitos a base de poli(álcool vinílico) (PVOH) carregados com nanopartículas de dióxido de titânio, TiO2 anatase e TiO2 preparado pelo método hidrotérmico, e de prata (Ag), com o objetivo de serem usados como materiais bactericidas. Para isso, primeiro foram eletrofiadas soluções aquosas de PVOH nas concentrações de 10% e 18% em massa do polímero. A caracterização morfológica mostrou que estas nanofibras possuem diâmetros na faixa de 77 a 155 nm. A seguir, foram preparados os nanocompósitos de poli(alcool vinílico) (PVOH)/prata (Ag). Estes foram caracterizados através das técnicas de MEV, EDS, DRX, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis e MET. As imagens obtidas por MEV mostraram que os valores dos diâmetros médios das nanofibras são de aproximadamente 90 nm. Através das imagens obtidas por MET, observou-se que as nanopartículas de Ag estão homogeneamente distribuídas nas fibras, cujo valor médio foi de 5,8 nm. Estes materiais apresentaram bons valores de eficácia antibacteriana frente as bactérias Stapylococcus aureus (87,8%) e Escherichia coli (85%). O presente trabalho apresenta também os resultados da caracterização dos nanocompósitos de PVOH/TiO2 (anatase, comercial) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico). Estes foram caracterizados por MEV, DRX, EDS, MET, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis, TG e DSC. O carregamento com TiO2 demonstrou ser efetivo mudando a absorção da luz na região do UV. Com o objetivo de se avaliar indiretamente a atividade antibacteriana destes nanocompósitos, foram feitos os experimentos fotocatalíticos, utilizando o corante Rodamina B (RhB), como prova da atividade da fibra. Os resultados obtidos mostraram que apesar da degradação da Rodamina B (RhB) ser muito menor com as nanofibras de PVOH/TiO2 (anatase) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico) do que com as nanopartículas de TiO2 (anatase) e TiO2 (hidrotérmico), as nanofibras possuem fotoatividade indicando que algumas nanopartículas de TiO2 estão acessíveis na superfície das fibras, degradando a RhB. Entretanto, através dos experimentos de fotodegradação do PVOH, foi verificado que somente as nanopartículas de TiO2 anatase, na forma de esfera, degradaram o PVOH, resultando numa perda de massa de 56% em 1 hora em relação à nanofibra do polímero puro. A não degradação do polímero no nanocompósito de PVOH/TiO2 (5% em massa de TiO2 hidrotérmico) foi atribuída ao formato bastonete das nanopartículas de TiO2 e a predominância da fase cristalina rutilo, a qual é conhecida por ser um pior fotocatalisador do que o TiO2 anatase. Este trabalho demonstrou que os nanocompósitos a base de PVOH carregados com TiO2 (anatase, comercial), TiO2 (hidrotérmico) e Ag podem ser considerados materiais promissores para aplicação na indústria alimentícia.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3942.pdf: 7841355 bytes, checksum: 935d60fa2d40ae2cbbf73b88ce68f579 (MD5) Previous issue date: 2011-10-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work the experimental and theoretical aspects of the growth of titanium dioxide obtained by galvanostatic anodization were studied. The _lms were prepared by galvanostatic anodization of titanium, where the curve of voltage versus charge was investigated. In the initial growth there is an abrupt increase of the voltage, followed by a change in slope of the curve. In this region the voltage reaches a steady state characterized by oscillations around a mean value that are often associated with the phenomenon of _lm's breakdown, microdischarges (sparks) are also observed on the electrode surface. The experimental study began with the "system scanning" in which we used the factorial design in order to associate the experimental variables with the responses (electrochemical, morphological and microstructural). After this _rst study, we investigated the in_uence of applied charge on the system, keeping constant the other experimental conditions. In this investigation, we analyzed the in_uence of charge on the microstructure, morphology and also in the photoactivity of the _lms. The results revealed that the photoactivity in in- _uenced by both the microstructure and morphology. However, the microstructure seems more important for _lms obtained after the breakdown region, where the morphology remains constant. One possible explanation for these results is that the region of grain boundary acts as a recombination center of e��=h+ pairs. In addition to these studies, the TiO2 doping was carried out with niobium. The physicochemical properties of the doped _lms were compared with pure _lms and it was observed that doping promotes an increase in the rate of crystallization of the _lms even when small amounts of dopants are introduced into the oxide. An applied study was conducted in order to apply the titanium anodization as a water heater system. The results of this investigation have shown that the titanium anodization provides greater e_ciency and heating rate when it is compared with comercial resistances. Finally, based on experimental results, we developed a model xxii for the growth of titanium oxide _lms prepared electrochemically. This semi-empirical model was developed from the "current burst model". The _rst stage consisted in the numerical simulation of the dissipation of the heat generated by a spark event in three ways (electrolyte, metal and oxide) using the _nite elements method. The simulation result have shown that the thermal dissipation extends over an area of up to 400 nm and the spark is able to fuse locally all the solid phases. Thus, the description of the oscillating system was made through its three main elements: the local oscillation mechanism (breakdown), desynchronization mechanism (dissolution) and lateral synchronization or interaction (promoted by the _ow of material). / Neste trabalho foram estudados os aspectos experimentais e teóricos do crescimento de dióxido de titânio obtido por anodização galvanostática. Os _lmes foram preparados por anodização galvanostática de titânio, onde a curva da diferença de potencial versus carga foi investigada. Nos instantes iniciais há o aumento abrupto do potencial, seguido por uma mudança no coe_ciente angular da curva. Nesta região o potencial atinge um estado estacionário caracterizado por oscilações em torno de um valor médio que são freqüentemente associadas ao fenômeno de ruptura do _lme anódico, no qual observa-se também a emissão de microdescargas (sparks) na superfície do eletrodo. O estudo experimental iniciou-se com o _mapeamento do sistema_, no qual utilizou-se o planejamento fatorial com o objetivo de associar as variáveis experimentais às respostas consideradas (eletroquímicas, morfológicas e microestruturais). Após este primeiro estudo, investigouse a in_uência da carga aplicada no sistema mantendo-se as demais condições constantes. Nesta investigação, analisou-se a in_uência da carga na microestrutura, morfologia e tamb ém na fotoatividade dos _lmes. Os resultados revelaram que a fotoatividade sofre uma in_uência tanto da microestrutura como da morfologia. Entretanto, a microestrutura mostra-se mais importante para _lmes obtidos após a região de ruptura, onde a morfologia permanece constante. Uma possível explicação para estes dados é que a região de contorno de grão atua como centro de recombinação de pares e��=h+. Além destes estudos, realizou-se a dopagem do TiO2 com nióbio. As propriedades _sicoquímicas dos _lmes dopados foram comparadas com os _lmes puros e observou-se que a dopagem promove um aumento da taxa de cristalização dos _lmes mesmo quando pequenas quantidades do dopante são introduzidas na rede. Um estudo aplicado foi realizado com o sistema de anodiza ção, onde buscou-se aplicá-lo como sistema aquecedor de água. Os resultados desta investigação mostraram que este apresenta maior e_ciência e velocidade de aquecimento xx frente às resistências comerciais com as quais fo comparado. Finalmente, baseando-se nos resultados experimentais, buscou-se desenvolver um modelo para o crescimento de _lmes de dióxido de titânio obtidos eletroquimicamente. Este modelo semi-empírico foi desenvolvido a partir do modelo _ current burst model ". A primeira fase do modelo consistiu na simulação numérica da dissipação de calor gerada por evento de spark nos 3 meios (eletrólito, óxido e metal) usando o método dos elementos _nitos. O resultado da simula ção mostrou que a dissipação térmica se estende por uma região de até 400 nm e que o spark é capaz de fundir localmente as fases sólidas. Sendo assim, a descrição deste sistema oscilatório foi feita por meio de seus três elementos principais: o mecanismo de oscilação local (ruptura), mecanismo de dessincronização (dissolução) e sincronização ou interação lateral (promovida pelo _uxo de material).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5179.pdf: 4480873 bytes, checksum: cad8087b7c92e1680e54f51224581448 (MD5) Previous issue date: 2013-04-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / The photodegradation of organic pollutants in water, catalyzed by semiconductors, is an important and well-known area but it is still necessary develop new materials showing visible photoactivity, in order to take advantage of solar energy. One important material that have gained attention in this field is TiO2 doped with nitrogen (N:TiO2), which absorbs in wavelengths until 450 cm-1. However, its photocatalytic activity is in discussion, and the mechanisms increasing its activity are not clear understood yet, such as when the dopant could be deleterious to the activity. Therefore, this work has as principal goal the discussion about TiO2 and N:TiO2 photocatalytic activity from consolidated literature evaluations and comparatively with electrochemical experiments, which can infer how electronic proprieties are modified in the doping process. For that, a simple method for TiO2 doping with nitrogen was developed, by modifying a polymeric precursor with urea. The predominant crystalline phase was anatase and the characterization indicated that the doping method was effective. The calcination temperature variation resulted in different N substitutional and interstitial quantities and the relation about both presented fundamental importance for the doped nanoparticles photocatalytic activity in visible light. Also, it was observed that visible activity is better associated with dye sensitizing mechanism than with oxidants radicals generation. Thus, electrochemical studies with solid electrodes produced by the same nanoparticles synthesized before (and not as thin films) were done, which showed lower less efficiencies for N:TiO2 electrode. It was also observed that the doping process reduces the semiconductor band gap energy and the Fermi level to more negatives potential values, decreasing the energetic barrier for electronic transfer between Fermi level and conduction band. These results confirmed the doping importance on the direct transfer electronic mechanism for the organic substrates over the hydroxyls radical generation mechanism, which is more common on the advanced oxidative process. / Apesar da fotodegradação de poluentes orgânicos em água catalisada por semicondutores ser um tema bastante estudado, há ainda grande esforço no desenvolvimento de novos materiais com fotoatividade na região espectral visível, buscando potencializar o uso da energia solar. Destes materiais, o TiO2 dopado com N (N:TiO2) tem ganho grande atenção, sendo conhecida sua absorção em comprimentos de onda de até 450 cm-1. No entanto, a sua atividade fotocatalítica ainda é foco de discussão, não sendo claramente compreendidos quais mecanismos de fato potencializam sua atividade e, em que extensão, o efeito do dopante possa ser deletério à sua atividade. Portanto, esse trabalho tem como objetivo central discutir a atividade fotocatalítica de TiO2 e N:TiO2 a partir de avaliações consolidadas na literatura e comparativamente a experimentos eletroquímicos, nas quais seja possível inferir como as propriedades eletrônicas são modificadas no processo de dopagem. Para tanto, foi desenvolvimento um método simples de produzir nanopartículas de TiO2 dopadas com N pelo método dos precursores poliméricos utilizando uréia. A fase predominante obtida foi anatase e as caracterizações indicaram a efetividade do procedimento de dopagem. Observou-se que a variação de temperatura de calcinação levou a diferentes quantidades de N substitucional ou intersticial, sendo esta relação vista como fundamental para a atividade das nanopartículas dopadas sob luz visível. Ainda, observou-se que a atividade no espectro visível está associada ao mecanismo de sensitização de moléculas orgânicas, mais do que à geração de radicais oxidantes. Assim, estudos eletroquímicos utilizando eletrodos sólidos produzidos com as mesmas nanopartículas (ao invés de filmes finos) foram feitos, nos quais obteve-se menor eficiência do eletrodo com N:TiO2. Observou-se que, além da dopagem reduzir o band gap do semicondutor, reduziu-se também o nível de Fermi do mesmo para valores de potenciais mais negativos, diminuindo assim a barreira energética de transferência de elétrons entre o nível de Fermi e a banda de condução. Estes resultados demonstram a importância da dopagem nos mecanismos de transferência direta de elétron dos substratos orgânicos em detrimento da geração de radicais hidroxilas, mecanismo mais comum em processos oxidativos avançados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5197.pdf: 12505913 bytes, checksum: 89fab3486379ba4dc7c70ca1e154edd4 (MD5) Previous issue date: 2013-04-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the first part of this work, a binary system composed of TiO2 and Pt particles was used as photocatalyst for degradation of methyl orange under different lighting conditions: simulated sunlight and ultraviolet. In these experiments, the photodegradation over the composite Pt-TiO2 did not show an increase in their activities compared to pure TiO2. Moreover, during the experiments, a rapid loss of color was observed when Pt-TiO2 was employed before the reaction to be illuminated. The analysis of UV-Vis spectrum showed that one band at 304 nm increased and then remained constant. This caught our attention and was the object of study and the second part of the work. In the second part, catalysis experiments for methyl orange reaction were performed using Pt-TiO2 and pure Pt in the absence of light. The reaction was followed by UV-Vis spectroscopy and by high performance liquid chromatography coupled to a mass spectrometer. The reaction products were identified as their kinetics of formation. Analyzing the data, we conclude that the same reaction is occurring when pure Pt or the composite was employed. The main difference in the reaction rates is that to composite it was 266 times greater. The rate constant was standardized in different ways to exclude effects of the platinum amount and surface area. The smaller of mass and area normalized value was 12 times higher for the composite. The quantity of Pt used was varied in the composite and maximum reaction rate occurs when the Pt molar percentage was 20%. The presence of a peak at catalytic activity when the Pt mass is altered demonstrates the involvement of both materials in the process. / O presente trabalho tem como tema central a preparação e aplicação do compósito Pt-TiO2 em catálise e fotocatálise. A preparação e aplicação deste compósito está descrita em diversos trabalhos na literatura. No entanto, não foi encontrado na literatura a preparação deste material pelo método de Pechini via queima direta da resina. Além disto, nenhum dos trabalhos presentes na literatura que empregaram este compósito na fotocatálise do alaranjado de metila identificaram qualquer reação deste composto na ausência de luz. Na primeira parte deste trabalho, um sistema binário composto de partículas de Pt e TiO2 foi aplicado como fotocatalisador para degradação de alaranjado de metila sob condições de iluminação distintas: luz ultravioleta e solar AM 1.5G. Nestes experimentos de fotodegradação, o compósito Pt-TiO2 não mostrou uma atividade maior quando comparado com o TiO2 puro. Por outro lado, uma perda rápida de coloração foi observada quando Pt-TiO2 foi empregado até mesmo quando a dispersão não era iluminada. Analisando o espectro de UV-Vis da solução após separada do catalisador observou-se que uma banda de absorção em 304 nm aumentava e depois permanecia constante. Isto chamou a atenção e foi objeto de estudo na segunda parte do trabalho. Nessa parte do trabalho, experimentos de catálise do alaranjado de metila foram realizados empregando Pt-TiO2 e Pt pura na ausência de luz. A reação foi acompanhada por espectroscopia UV-Vis e por cromatografia de alta performance acoplada a um espectrômetro de massa. Os produtos da reação foram identificados e sua cinética de formação foi investigada. Analisando os dados, concluímos que a mesma reação química do alaranjado de metial em solução está ocorrendo, seja quando a Pt pura foi empregada seja quando o compósito foi empregado. A única diferença neste caso foi a velocidade das reações, que para o compósito foi 266 vezes maior. A constante de velocidade foi normalizada de diversas formas, para excluir efeitos de quantidade de platina e área superficial, e o menor valor de constante de velocidade, quando esta foi normalizada pela massa e pela área superficial, foi 12 vezes maior para o compósito. A quantidade de Pt empregada no compósito foi variada e um máximo de velocidade de reação ocorre quando a porcentagem molar de Pt foi de 20 %. A presença de um máximo na atividade catalítica conforme varia-se a porcentagem de Pt evidencia a participação dos dois materiais no processo. Apesar de o TiO2 não apresentar nenhuma atividade catalítica quando empregado na forma pura.