Green synthesis of TiO2 nanoparticles by laser ablation in water

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fachin, Lucas Bories
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226777
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
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spelling Green synthesis of TiO2 nanoparticles by laser ablation in waterEngenharia de materiaisNanotecnologiaNanopartículasDióxido de titânioDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.A ablação a laser pulsado em líquidos é uma rota verde para a produção de nanopartículas que se baseia em reduzir o tamanho de um alvo sólido até a escala nanométrica através do uso de um pulso concentrado de laser. Este trabalho abriu uma nova linha de pesquisa para o grupo e universidade ao testar a produção de nanopartículas de dióxido de titânio em água deionizada a partir de um alvo de titânio comercialmente puro de grau 2. Há grande interesse comercial na nanotitânia, que é encontrada em produtos como tintas, revestimentos, tecidos, cosméticos, placas solares e catalisadores. Os alvos de titânio foram fotografados com microscopia ótica para avaliar a interação do laser com a superfície dos mesmos. As nanopartículas foram caracterizadas através de técnicas de DLS, MET, Raman, DRX e UV-Vis, e uma aplicação inicial foi testada com a degradação do corante RR141. Imagens de MET apontam para duas populações de nanopartículas, uma esférica (com tamanhos entre 8 e 13 nm) e uma com o formato de rocas (com o eixo maior variando entre 17 e 35 nm), e estudos de composição com DRX e Raman apontam para a formação de anatase, rutilo e titânia amorfa. A coloração da solução produzida se mostrou azulada, o que pode indicar a presença de defeitos de superfície que estendem a banda de absorção de luz para a faixa do visível. No entanto, enquanto os experimentos de catálise apresentaram bons resultados para o espectro UV, não foram obtidos resultados positivos no visível, e os band gaps calculados ficaram próximos ao da anatase, por volta de 3,2 eV. O trabalho foi desenvolvido em parceria com a startup Nanogreen, de Joinville, através do edital Sinapse da Inovação da FAPESC.Abstract: Pulsed laser ablation in liquids is a green route to produce nanoparticles that is based on reducing the size of a solid target to the nanoscale using a concentrated laser pulse. This work opened a new line of research for the group and university by testing the production of titanium dioxide nanoparticles in deionized water from a grade 2 commercially pure titanium target. There is great commercial interest in nano titania, which can be found in products including paints, coatings, textiles, cosmetics, solar panels and catalysts. The titanium targets were photographed with optical microscopy to assess the interaction of the laser with their surface. The nanoparticles were characterized using DLS, TEM, Raman, XRD and UV-Vis techniques, and an initial application was tested with the degradation of the dye RR141. TEM images point to two populations of nanoparticles, one spherical (with sizes between 8 and 13 nm) and one spindle-like (with the major axis ranging between 17 and 35 nm), and composition studies with XRD and Raman point out to the formation of anatase, rutile and amorphous titania. The color of the solution produced was bluish, which may indicate the presence of surface defects that extend the light absorption band to the visible range. However, while the catalysis experiments showed good results for the UV spectrum, no result was obtained in the visible range, and the calculated bandgaps were close to that of anatase, around 3.2 eV. The work was developed in partnership with the startup Nanogreen, from Joinville, through FAPESC's Sinapse da Inovação grant.Hotza, DachamirSantos, Edson CostaUniversidade Federal de Santa CatarinaFachin, Lucas Bories2021-08-23T14:00:25Z2021-08-23T14:00:25Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis108 p.| il.application/pdf372580https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226777engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-08-23T14:00:25Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/226777Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-23T14:00:25Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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