Identificação, quantificação e controle de defeitos em monocristais e nanopartículas de TiO2

• Autor(a) principal: Frederico Dias Brandao
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/IACO-7KVS58
• topic: Ressonância Paramagnética Eletrônica; Monocristais; Dióxido de titânio; Monocristais de dióxido de titânio; Ressonância Paramagnética Eletrônica; Dióxido de titânio; Física

O dióxido de titânio (TiO2) tem atraído grande interesse por parte dacomunidade científica, principalmente, pela aplicação do material na área de dispositivos eletrônicos, fotocatálise e geração de energia solar. Boa parte desse interesse pode ser atribuída à observação de que o TiO2 na forma nanoestruturada tem as propriedades necessárias; por exemplo, energia do gap de 3,2 eV e 3,05 eV na fase anatase e rutilo, respectivamente; para a produção de H2 através da hidrólise da molécula de H2O. Além disso, ressaltamos a aplicabilidade do TiO2 como eletrodo em células fotovoltaicas sensibilizadas por corante e a descoberta do quarto elemento passivo do circuito eletrônico, o emristor. Na tentativa de aprimorar o material, muitos grupos têm trabalhado na modificação das propriedades semicondutoras do TiO2. A fim de realizar estas melhorias é necessária a compreensão do papel dosdefeitos intrínsecos e extrínsecos envolvidos. O TiO2 é considerado um material não estequiométrico com alta deficiência em oxigênio que confere propriedades tipo não material. Desta forma, a química de defeitos do TiO2 tem sido descrita em termos de defeitos intrínsecos, titânio intersticial, Tii, e vacância de oxigênio, Vo. Defeitos de superfície também são facilmente gerados e estão intimamente ligados à aplicação em fotocatálise. Porém, existem muitas controvérsias na literatura referente aos modelos propostos. Neste trabalho são estudas amostras monocristalinas e nanoestruturadas, produzidas utilizando o processo sol-gel, através de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE). Com esta técnica foram caracterizados o defeito intrínseco Ti3+intersticial e complexos do mesmo, os defeitos extrínsecos Nb5+, Fe3+ e Cr3+, além de radicais adsorvidos na superfície. A incorporação e concentração desses defeitos são controladas utilizando tratamentos térmicos oxidantes e redutores. Através da correlação dos dados RPE com medidas de difração de raios X são discutidos modelos dos defeitos no bulk e em nanopartículas, em ambas as formas estruturais do TiO2, anatase e rutilo.