Clareamento dentário é atualmente um dos tratamentos estéticos mais requisitados na odontologia devido ao crescimento da exigência estética por parte dos pacientes. Assim, pesquisas sobre o tema tem avançado buscando aprimorar materiais e protocolos. Este estudo tem como objetivo avaliar o efeito da ação fotocatalizadora do dióxido de titânio (TiO2) ativado por luz visível adicionado à baixa e alta concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2) e sua eficácia no processo clareador dentário diante da redução do período de aplicação. A ação fotocatalizadora do TiO2 foi avaliada utilizando uma solução de H2O2 3,5 e 35% e azul de metileno (AM). A análise de cor (ΔE) foi realizada em dentes bovinos empregando H2O2 gel 6% e 35%. As amostras foram fotoativadas durante 5min utilizando um aparelho de LED. O tempo total de de ação foi de 15min; apenas para o grupo controle aplicado em dente o total foi de 45min (H2O2 35% sem TiO2). Os grupos contendo H2O2 3,5 ou 35%, AM e TiO2 seguido de fotoativação apresentaram diferença estatísticamente significativa quando comparado com os demais grupos testados. Entretanto, quando as duas concentrações foram comparadas também houve diferença significativa, apresentando com 35% maior diminuição da concentração de AM. Nos testes realizados em dentes bovinos, 35% H2O2 gel e TiO2 não apresentaram diferença para o grupo controle. Quando a concentração (6%) e tempo de aplicação foram conjuntamente reduzidos houve diferença em relação ao controle. Porém, todos os grupos avaliados apresentaram ΔE acima de 3,3. H2O2 em alta e baixa concentração com adição de TiO2 , luz e redução do tempo de ação foram considerados efetivos para aplicação em claremento dentário. / Tooth whitening is currently one of the most requested aesthetic treatments in dentistry. Thus, research studies have attempted to improve the materials and protocols used in this treatment. This study evaluated the photocatalyst effects of visible light activated titanium dioxide (TiO2) employed in low and high hydrogen peroxide (H2O2) concentrations with a reduced application period. TiO2 effect was evaluated using seven H2O2 solutions (3.5 and 35%) and methylene blue (MB). Color analysis (ΔE) was performed on bovine teeth using H2O2 gel 6 and 35% (GH2O235%, GH2O235%+TiO2 and GH2O26%+TiO2). The samples were light activated (LA) for 5 minutes using an LED device. Total action time was 15min. For the control group (GH2O235%), the action time was 45min. Solutions containing MB, H2O2 at 3.5 or 35%, and TiO2, followed by LA, showed a statistically significant difference when compared with the other groups tested. However, when the two concentrations were compared, significant difference was also found, showing greater MB reduction for 35%. In tests employed on bovine teeth, GH2O235%+TiO2 gel showed no difference in comparison to GH2O235% (the control group). When the concentration and application time were reduced (GH2O26%+TiO2), a statistical difference was found (p<0.05). Nevertheless, all groups showed ΔE higher than 3.3. Titanium dioxide and hydrogen peroxide association was affected by light activation. Thus, high and low H2O2 concentrations showed color difference in comparison to the baseline color and did so after a shorter application period when combined with TiO2, suggesting the effectiveness of this material and being promising of use to tooth bleaching.

As fachadas das edificações, ao longo de sua vida útil, sofrem degradação devido a ataques de agentes químicos e à deposição de partículas na sua superfície. Como consequências, há perdas no desempenho de seus materiais e a desfiguração estética das fachadas por meio de manchas, implicando em ações de reparo que envolvem custos elevados. Os produtos atualmente disponíveis no mercado brasileiro com objetivo de evitar o manchamento de fachadas têm baixa eficiência, sendo que os principais deles adotam a técnica do pós-tratamento com hidrofugantes, os quais geralmente alteram a coloração do substrato e podem ser a origem de novas patologias. Usufruindo de novas tecnologias, o dióxido de titânio (TiO2) apresenta-se como material nanométrico amplamente estudado na área científica, sendo potencialmente utilizado como fotocalisador. O presente trabalho verificou a possibilidade de obtenção de superfícies autolimpantes a partir da adição de TiO2 em revestimentos de argamassa branca. Estas, a partir de propriedades fotocatalíticas do TiO2 podem ser tornar autolimpantes sob ação da radiação solar (UV) e da chuva. Foram confeccionadas argamassas de traço 1:2 e 1:3, com adições de 0%, 5% e 10% de TiO2 em relação à massa de cimento, com consistência fixa. As amostras foram aspergidas com diferentes agentes manchantes: azul de metileno, particulado de poluição, produto de corrosão, pichação; e sem manchamento (referência). Após, estas amostras foram expostas nas condições ambientais da cidade de Porto Alegre. Ao longo de 84 dias, foram realizadas leituras com espectrofotômetro portátil para avaliar o efeito autolimpante. Também foram verificadas as propriedades físico-mecânicas das argamassas. Os resultados apontaram que argamassas com adição de TiO2 necessitaram maior quantidade de água, apresentaram maior densidade no estado fresco e menor teor de ar incorporado. Ainda, a resistência à compressão foi elevada para o traço mais rico (1:2) e mantida constante para o traço pobre (1:3). Além disso, se mostraram mais claras/brancas quanto maior a porcentagem de adição. O efeito autolimpante pode ser percebido mais facilmente na mancha de azul de metileno, porém, a limpeza ocorreu tanto em argamassas com adição de TiO2, quanto em argamassas sem a adição. Em manchas que geraram uma película sobre a placa, o efeito autolimpante foi dificultado. / The facades of buildings, during their lifespan, suffer degradation due to attacks of chemical agents and due to deposition of particles on their surface. As consequences, there are losses on the performance of their materials and aesthetics disfiguration of the facades by stains, implying repairing actions involving high costs. The products available nowadays on the brasilian market with the purpose to avoid the staining of the facades have low efficiency, and the main products between them adopt the technique of post-treatment with hydrophobing, which generally modify the colour of the substrate and which can originate new pathologies. Taking advantage of new technologies, the titanium dioxide (TiO2) appears as a nanometric material widely studied in the scientific area, being pottentialy used as photocatalyser. The present work has verified the possibility of obtention of self-cleaning surfaces after addition of TiO2 in white mortar coverings. Those, from photocatalyser properties of the TiO2 can become self-cleaning under the action of solar radiation (UV) and rain. There were prepared mortars of trace 1:2 and 1:3, with additions of 0%, 5% and 10% of TiO2 in relation of the cement weight, with steady consistency. The samples were sprinkled with different staining agents: methylene blue, pollution particulates, corrosion product, graffiti; and without stains (reference). After that, these samples were exposed to the ambiental conditions of the city of Porto Alegre. Through 84 days, scannings were made with portable spectrophotometer to evaluate the self-cleaning effect. The physicalmechanical properties of the mortars were also verified. The results point out that mortars with addition of TiO2 required a bigger amount of water, they presented bigger density in the fresh state and smaller contents of incorporated air. Besides, the compression resistance was high to the richest trace (1:2) and remained constant to the poor trace (1:3). Moreover, they have showed themselves more clear/white as bigger was the percentage of addition. The self-cleaning effect can be more easily noticed on the methylene blue stain, however, the cleaning occurred both in mortars with addition of TiO2 and in mortars without the addition. In stains which generate a film above the plate, the self-cleaning effect was hampered.

O ibuprofeno é um anti-inflamatório com produção anual superior a 15 mil toneladas, cuja concentração em ecossistemas aquáticos atinge a ordem de dezenas de μg L-1. A degradação desse poluente emergente e de outros fármacos por fotocatálise, utilizando a energia solar e nanopartículas de TiO2, é uma opção energeticamente barata e promissora, frente aos tratamentos de água convencionais. Contudo, o nano-TiO2 é toxico e causa perturbações nos ciclos redox dos microecossistemas, provocando diversos impactos à microbiota local. Uma forma eficaz de se evitar esse problema é a imobilização dos fotocatalisadores em filmes finos, evitando a lixiviação desse material para o meio ambiente. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi a preparação, a caracterização e a aplicação de filmes finos automontados (FFAs) nanoestruturados de poli(ácido acrílico), hidrocloreto de polialilamina e TiO2 por meio da técnica camada por camada. Para tanto, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta e o planejamento experimental para avaliar que parâmetros de deposição levariam às melhores propriedades para a aplicação na fotodegradação de ibuprofeno em meio aquoso. Os FFAs foram então caracterizados por meio de diversas técnicas instrumentais, tais como a microscopia eletrônica de varredura (MEV), a microscopia de força atômica (AFM), a espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), entre outras. A solução degradada, por sua vez, foi avaliada por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e espectrometria de massas (MS). Em geral, o FFA com as melhores propriedades foi capaz de degradar 50% do IBU. Esse FFA apresentou alta estabilidade em meio aquoso, além de manter sua atividade fotocatalítica por pelo menos três ciclos, sendo que a lixiviação de TiO2 foi menor que 0,5% em massa após a realização desses ensaios. Foi possível também demonstrar que a medida de degradação feita por MS resulta em taxas de redução de IBU maiores que as medidas por UV-Vis, chegando ao valor de 95%, pois enquanto a MS mede apenas a molécula de IBU, a resposta do UV-Vis refere-se ao cromóforo aromático que pode estar presente em subprodutos da degradação. Além disso, a fotossensibilização dos FFAs com cobre aumentou a degradação do fármaco testado para 76%. A partir desses resultados foi possível concluir que os FFAs impedem a lixiviação de fotocatalisador, mantendo a eficiência na degradação de fármacos, com taxas de remoção similares a de outros processos de tratamento avançados. Esses FFAs também podem ser reutilizados, sem a necessidade de processos de separação. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / Ibuprofen is an anti-inflammatory with an annual production of more than 15 thousand tons, whose concentration in aquatic ecosystems reaches the order of tens of μg L-1. The degradation of this emerging pollutant and other pharmaceuticals by photocatalysis, using solar energy and TiO2 nanoparticles, is a cheap and promising option, compared to conventional water treatments. However, nano-TiO2 is toxic and causes disturbances in the redox cycles of the micro-systems, causing several impacts to the local microbiota. An effective way to avoid this problem is the immobilization of the photocatalysts in thin films, avoiding the leaching of this material to the environment. In this context, the objective of the present work was the preparation, characterization and application of nanostructured self-assembled thin films (SATFs) of poly (acrylic acid), polyallylamine hydrochloride and TiO2 by the layer-by-layer technique. For that, the surface response methodology and design of experiments were used to evaluate which deposition parameters would lead to the best properties for the application in the photodegradation of ibuprofen in aqueous medium. The SATFs were extensively characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), infrared absorption spectroscopy (FTIR), among others. The degradation solution was evaluated by molecular absorption spectroscopy (UV-Vis) optical emission spectroscopy (ICP-OES) and mass spectrometry (MS). In general, the SATF with the best properties was able to degrade 50% of IBU. This SATF presented high stability in aqueous medium, besides maintaining its photocatalytic activity for at least three cycles, and the TiO2 leaching was less than 0.5% in mass after the accomplishment of these tests. It was also possible to demonstrate that the degradation measurement made by MS resulted in IBU reduction rates higher than those measured by UV-Vis, reaching 95%. MS measures only the IBU molecule, while the UV-Vis response refers to the aromatic chromophore, which may be present in by-products of the degradation. In addition, photosensitization of SATFs with copper increased the degradation of the drug tested to 76%. From these results, it was possible to conclude that SATFs prevent photocatalyst leaching while maintaining the efficiency of the IBU degradation, with removal rates similar to those of other advanced treatment processes. These SATFs can also be reused, without the need for separation processes.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T20:13:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseSolonDaSilvaJunior.pdf: 4702814 bytes, checksum: f3853067fbfa9aca7b0ecd88eaf5c6e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseSolonDaSilvaJunior.pdf: 4702814 bytes, checksum: f3853067fbfa9aca7b0ecd88eaf5c6e9 (MD5) Previous issue date: 2018-03-28 / Recent studies demonstrate the effectiveness of nanostructures in dentistry. Some applications reduce physiological implications, such as the non-acceptance of a dental implant by the body. A promising nanostructure in several areas of knowledge that has been little explored for this purpose is graphene. In this work, we studied the interaction of adsorbed graphene with phosphorus (P), silver (Ag) and calcium (Ca) atoms with titanium dioxide clusters (TiO2), with nomenclature (TiO2)n, with n varying from 1 to 3. The aim of this study is to identify systems that are relevant to the area of implantology, i. e., nanosystems that could facilitate the adhesion of the implant to the organism. The dopant atoms were chosen because of their biocompatibility with bone tissue (P and Ca) and antibacterial properties (Ag). The clusters of TiO2 were used to mimic the oxide that is usually formed on titanium implants. For this, we performed calculations of first principles, based on the Density Functional Theory, as implemented in the SIESTA code. The exchange and correlation potential was treated within the generalized gradient approximation and the description of the valence electrons was done using the pseudopotential method. The results showed that the interaction of graphene adsorbed with calcium with TiO2 clusters is the most promising system that meets the purposes of the work. The adsorption energies for this case vary from 2.41 eV to 4.70 eV, indicating a strong interaction. In the case of silver-adsorbed graphene, the adsorption energies are lower, but still characterize a strong interaction, which varies from 1.31 eV for the cluster with n = 2 and 2.05 eV for the cluster with n = 3. For the cluster with n = 1, the value found for the adsorption energy was 1.92 eV. The system that was not relevant to the objectives of this work was the graphene adsorbed with phosphorus interacting with the clusters. In this case, the adsorption energies were high, 3.42 eV for (TiO2)1, and 2.16 eV for (TiO2)3, however, we observed that the cluster removed the atoms adsorbed from the graphene. For the cluster (TiO2)2, the interaction was weak, with an adsorption energy of 0.46 eV. These results, while theoretical, show that graphene can be a potential candidate for the creation of thin films to be used in the coating of titanium implants. / Estudos recentes demonstram a eficácia do emprego de nanoestruturas na odontologia. Certas aplicações reduzem implicações fisiológicas como, por exemplo, a não aceitação de um implante dentário pelo organismo. Uma nanoestrutura promissora em várias áreas do conhecimento e que tem sido pouco explorada para este fim, é o grafeno. Assim, neste trabalho, estudamos a interação do grafeno adsorvido com átomos fósforo (P), prata (Ag) e cálcio (Ca) com clusters de dióxido de titânio (TiO2), com nomenclatura (TiO2)n, onde n varia de 1 a 3. O objetivo desse estudo consiste em apontar sistemas que sejam relevantes para a área de implantodontia, ou seja, nanosistemas que pudessem facilitar a adesão do implante ao organismo. Os átomos dopantes foram escolhidos por apresentar biocompatibilidade com o tecido ósseo (P e Ca) e propriedades antibactericidas (Ag). Já os clusters de TiO2 foram utilizados com o intuito de mimetizar o óxido que geralmente se forma sobre os implantes de titânio. Para isso, realizamos cálculos de primeiros princípios, baseados na Teoria do Funcional da Densidade, conforme implementado no código SIESTA. O potencial de troca e correlação foi tratado dentro da aproximação do gradiente generalizado e a descrição dos elétrons de valência foi feita utilizando o método de pseudopotenciais. Os resultados obtidos mostraram que a interação do grafeno adsorvido com cálcio com os clusters de TiO2, é o sistema mais promissor que atende os propósitos do trabalho. As energias de adsorção para esse caso variam de 2,41 eV a 4,70 eV, indicando uma interação forte. Já para o caso do grafeno adsorvido com prata, as energias de adsorção são mais baixas, mas ainda assim caracterizando uma interação forte, as quais variam de 1,31 eV para o cluster com n = 2 e 2,05 eV para o cluster com n = 3. Para o cluster com n = 1, o valor encontrado para a energia de adsorção foi de 1,92 eV. O sistema que não se mostrou relevante para os objetivos do trabalho foi o grafeno adsorvido com fósforo interagindo com os clusters. Nesse caso, as energias de adsorção foram altas, 3,42 eV para o (TiO2)1, e 2,16 eV para o (TiO2)3, porém, observamos que o cluster afastou o átomos adsorvido do grafeno. Para o cluster (TiO2)2, a interação foi fraca, com uma energia de adsorção de 0,46 eV. Esses resultados, embora teóricos, mostram que o grafeno pode ser um candidato potencial para a criação de filmes finos, a serem utilizados no revestimento de implantes de titânio.

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T18:43:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manfrim_TarcioPelissoni_M.pdf: 2213852 bytes, checksum: 20f8b76513e6d5acf1ec8af66bed9951 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho visou estabelecer um novo método para síntese de vidros fotônicos através da sinergia das técnicas "Vapor-phase Axial Deposition" (VAD) e "Atomic Layer Deposition" (ALD), tendo como intuito obter um material completamente transparente, contendo uma distribuição uniforme do elemento dopante tanto na posição radial como axial. Na primeira etapa deste trabalho foi projetado, construído e testado um reator ALD de nível laboratorial adaptado à dopagem de preformas porosas VAD. A etapa subseqüente contou com a fabricação de preformas porosas de sílica pura através da técnica VAD, dopagem com titânia via técnica ALD e consolidação em forno elétrico para obtenção do material vítreo final. Foi estudado o efeito da variação dos parâmetros dos processos VAD e ALD sobre as propriedades estruturais e ópticas do material. As propriedades estruturais foram caracterizadas através das técnicas de espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e espectroscopia Raman. As propriedades ópticas foram determinadas pela técnica de espectrofotometria de absorção óptica. Maiores uniformidades do dopante (TiO2) foram alcançadas através das dopagens realizadas sob altas temperatura, uma vez que era possível evitar o efeito de condensação dos precursores. Além disso, preformas porosas de maior densidade média apresentaram uma maior tendência a formação de um perfil mais constante de dopagem. Para as amostras dopadas a 90°C, a taxa de dopagem estimada foi de aproximadamente 0,75 % em massa de TiO2/ciclo para os 4 primeiros ciclos. As amostras de SiO2-TiO2 apresentaram uma transmitância óptica máxima na região do infravermelho e visível muito semelhante a da sílica pura, sofrendo um absorção abrupta próximo a faixa do ultravioleta devido a formação de átomos de titânio com valência 4+ / Abstract: This study aimed to establish a new method for synthesis of photonic glasses through the synergy of Vapor-phase Axial Deposition (VAD) and Atomic Layer Deposition (ALD) techniques. Having the intention to obtain a completely transparent material containing a uniform distribution of dopant element both radial and axial position. In the first stage of this study it was designed, built and tested an ALD reactor of laboratory scale appropriate for doping of VAD porous preforms. The subsequent stage included the manufacture of pure silica porous preform by VAD technique, doping with titania by ALD technique and consolidation in an electric furnace to obtain the final material in glassy state. The effect of variation of parameters of VAD and ALD processes on structural and optical properties of the material was studied. The structural properties were characterized by X-ray fluorescence spectrometry, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The optical properties were determined using optical absorption spectroscopy. Greater uniformity of the dopant (TiO2) have been achieved through doping carried out under high temperature, since it was possible to avoid the effect of condensation of the precursors. Furthermore, porous preforms with higher average density showed a greater tendency to form a more constant doping profile. For samples doped at 90 °C, the doping rate was approximately 0.75 wt% of TiO2/cycle for the first 4 ALD cycles. Samples of SiO2-TiO2 showed a maximum optical transmittance in the infrared and visible very similar to that of pure silica, suffering an abrupt absorption near the UV range due to formation of titanium atoms with valence 4+ / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Izabel Maretti Silveira Bueno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schwab_NicolasVilczaki_M.pdf: 3711398 bytes, checksum: e20932b11edb933d211e62ceba8679a8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O método de parâmetros fundamentais (PF), embora muito eficaz para a determinação elementar em fluorescência de raios X (FRX) em análise de amostras simples (como ligas e misturas de óxidos), é inviável para a quantificação em matrizes complexas, como cremes dentais. Por outro lado, ao contrário do método de PF, a quimiometria evita cálculos de coeficientes teóricos, relacionados à matriz da amostra e às características geométricas e instrumentais, permitindo ao sistema obter modelos com maior habilidade de previsão. Esse trabalho propõe uma metodologia para determinação de dióxido de titânio diretamente em pastas de dente com uso de calibração multivariada (PLS), usando como pré-tratamento das amostras em alguns casos, apenas a homogeneização e requerendo somente 5 minutos para a análise. Para construção do modelo foram analisadas 22 amostras de diversas marcas e tipos. O método proposto envolveu a utilização de espectros de FRX de pastas de dente e quimiometria, usando como valores de referência os obtidos pelo método de Parâmetros Fundamentais para as cinzas das mesmas amostras, método que requer pelo menos 8 horas para cada análise. Oito variáveis latentes foram necessárias para descrever o conjunto, tornando o modelo adequado para realizar análises diretas para as diferentes marcas encontradas no comércio brasileiro, sem que ocorra sobreajuste no modelo. Ele foi capaz de prever o teor de dióxido de titânio em amostras externas com erros de até 16% para 100 s e 9% para 700 s de irradiação; no entanto, sem diferença significativa entre os métodos, evidenciada estatisticamente pelo teste t, com 95% de confiança. Dessa forma, pode-se afirmar que a proposta é eficaz para a determinação de teores de TiO2 em matrizes complexas como as pastas de dentes, de forma rápida e com o mínimo preparo de amostra / Abstract: The direct application of a fundamental parameters method in elemental determinations using X-ray fluorescence is not feasible for complex samples, like dentifrices or toothpastes, as it is for simpler samples, like alloys or mixtures of elemental oxides. However, instead of fundamental parameters method, chemometric methods, not based on the uncertainness of theoretical coefficients related to sample matrices and of geometrical and instrumental parameters, allow obtaining models with adequate prediction abilities. This work proposes a methodology to determine titanium dioxide contents directly in toothpastes, by applying Partial Least Square Regression, having as sample pretreatment just its homogenization, when required. The analytical frequency is very high, ca. 24 samples per hour. Twenty-two toothpaste samples having different Brazilian brand names and in diverse presentations were used to build and validate the model. Direct X-ray Fluorescence toothpaste spectra and chemometrics were considered, where the reference values of their TiO2 concentrations were obtained from fundamental parameters data of the ash of the same samples, requiring 8 hours to be obtained. Eight latent variables are necessary to describe the whole sample set and the Partial Least Square Regression model be able to make direct analysis of the different samples found on the Brazilian market, without over-fitting the model. The Partial Least Square Regression model is able to predict the content of TiO2 in external samples with average errors until 16% for 100 s and 9% for 700 s of irradiation, however, no significant difference between the methods, as statistically indicated by t-test, with 95% of confidence. The advantages of the proposed approach are mainly its speed, minimum sample preparation and robustness / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Atualmente, a nanociência e nanotecnologia são consideradas como um campo emergente onde, continuamente, as barreiras entre as disciplinas são rompidas. Seu principal foco de estudo consiste em buscar o controle estrutural ao nível molecular, arranjando os átomos de modo a se conseguir um entendimento e controle das propriedades fundamentais da matéria. Neste estudo foram propostas modificações moleculares e, consequentemente, na morfologia, propriedades ópticas e cristalinas em filmes finos de TiO2 com o objetivo de aumentar sua eficiência fotônica. Os filmes finos de TiO2 foram preparados pelo processo sol-gel avaliando a influência de diferentes ácidos e agente direcionador para a obtenção dos arranjos nanoestruturados. A seguir, os filmes que apresentaram maior eficiência fotônica foram incorporados com nanopartículas metálicas (Au, Ag, Pd e Pt) com objetivo de minimizar os processos de recombinação eletrônica do par lacuna/elétron. Das diversas rotas estudadas, os filmes finos de TiO2 preparados com ácido acético obtiveram maior eficiência fotônica devido à pouca aglomeração dos grãos de titânia, o que pode ter favorecido uma maior exposição dos sítios fotocatalíticos. A presença do agente direcionador na formulação teve pouco efeito na eficiência fotônica, possivelmente devido à maior aglomeração dos grãos nos filmes finos de TiO2. Com a adição de nanopartículas metálicas, os filmes finos de TiO2 com nanopartículas de platina e ouro apresentaram maior eficiência fotônica. A presença de hexamina nos filmes finos de TiO2 com nanopartículas metálicas teve pouca influência na eficiência fotônica, exceto com nanopartículas de platina e ouro. A melhora da eficiência fotônica, nestes casos, pode ser atribuída a uma possível diminuição da velocidade de recombinação do par lacuna/elétron. Dessa forma, com o presente trabalho pôde-se comprovar a grande influência das condições de preparação do TiO2 nas propriedades ópticas, morfológicas e na eficiência fotônica. Futuramente, com o maior entendimento do mecanismo desta influência poder-se-ão delinear de forma mais precisas a morfologia e eficiência fotônica destes filmes finos de TiO2, conforme a aplicação a qual serão destinados. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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

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

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao IZA NATALIA MORAES FERREIRA.pdf: 986525 bytes, checksum: 25ae0969a8c6f5a0458aadb1c5e26485 (MD5) Previous issue date: 2014-07-15 / Pesticides that are used to combat pests in plantations operate in parallel on other species causing serious problems to be toxic and remain in the environment for a long time. This study aimed to evaluate the photocatalytic degradation of an organophosphorus pesticide by advanced oxidation processes, the insecticide methyl parathion were selected (PM), widely used in Brazilian crops, especially Maranhão. The POA consisti the application of immobilized TiO₂ as photocatalyst and UV radiation to accelerate the degradation of the pesticide. Effects of some parameters such as the illumination time and initial concentration of the compounds during photocatalytic degradation were studied. Was optimized a method for pesticide analysis by liquid chromatography and two advanced reviews (POA) for the destruction of this contaminant oxidation processes. The POA tested were: combination TiO₂/UV and TiO₂/H₂O₂/UV. The analytical method was suitable for evaluation of the POA, with limits of detection and quantification limits of 0,05 mg Lˉ¹ and 0,17 mg Lˉ¹, respectively, this method was then applied to monitoring the concentrations of the pesticide during application of POA procedures. Among the POAs, both cases showed good results in catalytic destruction of pesticide, where 100% of the pesticide was removed immediately first 30 min of exposure to UV radiation. The results showed that the efficiency of photodegradation of PM increases with increasing illumination time and photodegradation efficiency decreases with an increase in the initial concentration of PM. / Os pesticidas que são utilizados no combate às pragas em plantações atuam paralelamente sobre outras espécies causando sérios problemas por serem tóxicos e permanecerem no ambiente por um longo tempo. Este trabalho propôs avaliar a degradação fotocatalítica de um pesticida organofosforado por processos oxidativos avançados, tendo sido selecionado o inseticida paration metilico (PM), amplamente utilizado nas lavouras brasileiras, em especial maranhenses. O POA consisti na aplicação do TiO₂ imobilizado, como fotocatalisador, bem como a radiação UV para acelerar o processo de degradação do pesticida. Foram estudados efeitos de alguns parâmetros, tais como o tempo de iluminação e concentração inicial dos compostos durante a degradação fotocatalítica . Foi otimizado um método para análise do pesticida por cromatografia a líquido bem como avaliados dois processos oxidativos avançados (POA) para a destruição deste contaminante. Os POA testados foram os seguintes: combinação TiO₂/UV e TiO₂/H₂O₂/UV. O método analítico mostrou-se adequado para fins de avaliação do POA, com limites de limites de detecção e quantificação de 0,05 mg Lˉ¹ e 0,17 mg Lˉ¹, respectivamente, este método foi, então, aplicado para o monitoramento das concentrações do pesticida, durante a aplicação dos procedimentos POA. Entre os POAs, os dois casos apresentaram bons resultados na destruição catalítica do pesticida, onde 100% do pesticida foi removido logo nos primeiro 30 min de exposição à radiação UV. Os resultados mostraram que a eficiência de fotodegradação do PM aumenta com o aumento do tempo de iluminação e a eficiência de fotodegradação diminui com o aumento na concentração inicial do PM.