S?ntese e caracteriza??o de nanopart?culas de di?xido de tit?nio para a produ??o de filmes ultrafinos de Langmuir-Blodgett
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFVJM |
Texto Completo: | http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/2907 |
Resumo: | Dentre as t?cnicas existentes para fabrica??o de filmes ultrafinos, a t?cnica de Langmuir-Blodgett (LB) ocupa um lugar de destaque visto que possibilita o controle da espessura e composi??o do filme numa escala molecular. No caso dos filmes LB, a maior parte dos estudos tratam de filmes de lip?deos e prote?nas, e poucos trabalhos se dedicaram ?s nanopart?culas, especialmente aquelas de ?xidos semicondutores. Dentre esses materiais semicondutores, o TiO2 ? amplamente empregado na constru??o de dispositivos fotovoltaicos e fotoeletroqu?micos, devido a sua estabilidade, efici?ncia e baixo custo. Neste sentido, o objetivo deste trabalho ? sintetizar e caracterizar nanopart?culas de TiO2 para a produ??o de filmes ultrafinos utilizando a t?cnica LB. Quatorze amostras de TiO2 foram sintetizadas a partir de um alc?xido de tit?nio. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletr?nica de Transmiss?o (MET), difratometria de raios-X (DRX), Espalhamento Din?mico de Luz (EDL) e foto-oxida??o do corante Rodamina-B (Rd-B). Em uma cuba de Langmuir foram realizados experimentos na interface ar-l?quido por meio de isotermas de press?o superficial versus ?rea, medidas de diferen?a de potencial superficial, histerese, elasticidade de Gibbs, al?m de Microscopia de ?ngulo de Brewster (BAM) com intuito de verificar o comportamento superficial das nanopart?culas modificadas com ?cido oleico. A MET confirma a forma??o de nanopart?culas com diferentes formas e tamanhos variando entre 4,6 e 205 nm. Os resultados de EDL para o raio hidrodin?mico m?dio (Zm) foram compar?veis com os obtidos pela MET. Devido ? desprotona??o das hidroxilas superficiais em ?gua, os potenciais Zeta (?) das nanopart?culas mostraram-se negativos o suficiente para evitar a agrega??o em meio aquoso em pH 7. A DRX evidenciou predomin?ncia da fase cristalina anat?sio para as amostras de TiO2 sintetizadas. Os resultados dos ensaios fotocatal?ticos mostraram que os nanomateriais degradaram entre 72 e 100% do corante Rd-B. As an?lises BAM confirmam a perman?ncia do material na interface desde o in?cio do espalhamento. Os filmes LB das nanopart?culas foram depositados sobre tr?s substratos diferentes e os valores de Taxas de Transfer?ncia (TR) obtidos evidenciam efetiva forma??o do filme, especialmente sobre o substrato flex?vel PET coberto com ITO (TR m?dia de 1,035). Assim, este trabalho, al?m de contribuir para estudos do comportamento do TiO2 na interface ar-l?quido, pode auxiliar na constru??o de novos dispositivos que empregam nanopart?culas de TiO2 na forma de filmes ultrafinos, como em dispositivos fotocatal?ticos e fotovoltaicos. |
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Silva, Tamara Pereira daAfonso, Andr? SantiagoUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)Monteiro, Douglas Santos2022-08-10T17:29:08Z2022-08-10T17:29:08Z20202020-06-29SILVA, Tamara Pereira da. S?ntese e caracteriza??o de nanopart?culas de di?xido de tit?nio para a produ??o de filmes ultrafinos de Langmuir-Blodgett. 2020. 87 p. Disserta??o (Mestrado Profissional em Tecnologia, Ambiente e Sociedade) ? Programa de P?s-Gradua??o em Tecnologia, Ambiente e Sociedade, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Te?filo Otoni, 2020.http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/2907Dentre as t?cnicas existentes para fabrica??o de filmes ultrafinos, a t?cnica de Langmuir-Blodgett (LB) ocupa um lugar de destaque visto que possibilita o controle da espessura e composi??o do filme numa escala molecular. No caso dos filmes LB, a maior parte dos estudos tratam de filmes de lip?deos e prote?nas, e poucos trabalhos se dedicaram ?s nanopart?culas, especialmente aquelas de ?xidos semicondutores. Dentre esses materiais semicondutores, o TiO2 ? amplamente empregado na constru??o de dispositivos fotovoltaicos e fotoeletroqu?micos, devido a sua estabilidade, efici?ncia e baixo custo. Neste sentido, o objetivo deste trabalho ? sintetizar e caracterizar nanopart?culas de TiO2 para a produ??o de filmes ultrafinos utilizando a t?cnica LB. Quatorze amostras de TiO2 foram sintetizadas a partir de um alc?xido de tit?nio. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletr?nica de Transmiss?o (MET), difratometria de raios-X (DRX), Espalhamento Din?mico de Luz (EDL) e foto-oxida??o do corante Rodamina-B (Rd-B). Em uma cuba de Langmuir foram realizados experimentos na interface ar-l?quido por meio de isotermas de press?o superficial versus ?rea, medidas de diferen?a de potencial superficial, histerese, elasticidade de Gibbs, al?m de Microscopia de ?ngulo de Brewster (BAM) com intuito de verificar o comportamento superficial das nanopart?culas modificadas com ?cido oleico. A MET confirma a forma??o de nanopart?culas com diferentes formas e tamanhos variando entre 4,6 e 205 nm. Os resultados de EDL para o raio hidrodin?mico m?dio (Zm) foram compar?veis com os obtidos pela MET. Devido ? desprotona??o das hidroxilas superficiais em ?gua, os potenciais Zeta (?) das nanopart?culas mostraram-se negativos o suficiente para evitar a agrega??o em meio aquoso em pH 7. A DRX evidenciou predomin?ncia da fase cristalina anat?sio para as amostras de TiO2 sintetizadas. Os resultados dos ensaios fotocatal?ticos mostraram que os nanomateriais degradaram entre 72 e 100% do corante Rd-B. As an?lises BAM confirmam a perman?ncia do material na interface desde o in?cio do espalhamento. Os filmes LB das nanopart?culas foram depositados sobre tr?s substratos diferentes e os valores de Taxas de Transfer?ncia (TR) obtidos evidenciam efetiva forma??o do filme, especialmente sobre o substrato flex?vel PET coberto com ITO (TR m?dia de 1,035). Assim, este trabalho, al?m de contribuir para estudos do comportamento do TiO2 na interface ar-l?quido, pode auxiliar na constru??o de novos dispositivos que empregam nanopart?culas de TiO2 na forma de filmes ultrafinos, como em dispositivos fotocatal?ticos e fotovoltaicos.Submitted by Gilson Rodrigues (gilson.rodrigues@ufvjm.edu.br) on 2022-08-09T18:44:12Z No. of bitstreams: 1 2020 - Disserta??o TAS - Tamara Pereira da Silva.pdf: 4509145 bytes, checksum: bd59f1d3719ac83fb7ca2882faa49763 (MD5)Approved for entry into archive by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2022-08-10T17:29:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2020 - Disserta??o TAS - Tamara Pereira da Silva.pdf: 4509145 bytes, checksum: bd59f1d3719ac83fb7ca2882faa49763 (MD5)Made available in DSpace on 2022-08-10T17:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2020 - Disserta??o TAS - Tamara Pereira da Silva.pdf: 4509145 bytes, checksum: bd59f1d3719ac83fb7ca2882faa49763 (MD5) Previous issue date: 2020Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Disserta??o (Mestrado Profissional) ? Programa de P?s-Gradua??o em Tecnologia, Ambiente e Sociedade, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2020.Among the existing techniques for ultrafine film fabrication methods, the Langmuir-Blodgett (LB) technique is a notable one since it allows the control of film thickness and composition on a molecular scale. In the LB films case, most studies deal with lipid and protein films, and few studies are dedicated to nanoparticles, especially those of semiconductor oxides. Among these semiconductor materials, TiO2 is widely used in the construction of photovoltaic and photoelectrochemical devices. In this sense, this work aims to synthesize and characterize TiO 2 nanoparticles to produce ultrafine films using the LB technique. Fourteen TiO 2 samples were synthesized from a titanium alkoxide via the hydrothermal method. They were characterized by Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray diffractometry (DRX), Dynamic Light Scattering (DLS), and rhodamine-B dye (Rd-B) photo-oxidation. In a Langmuir trough, experiments of pressure versus area isotherms, surface potential, hysteresis, Gibbs elasticity, and Brewster's Angle Microscopy (BAM) of monolayers were carried out at air-liquid interface to verify nanoparticles modified with oleic acid interfacial behavior. TEM analysis confirmed the formation of nanoparticles with different shapes and sizes ranging from 4.6 to 205 nm. The DLS results showed that the average hydrodynamic radius (Zm) is comparable to nanoparticle sizes obtained by the TEM analysis. Due to the hydroxyl surface groups deprotonation in water, the nanoparticle's Zeta potentials (?) are negative enough to avoid aggregation in an aqueous medium at pH 7. XRD analysis revealed the predominance of the anatase crystalline phase for all synthesized nanoparticles. The photocatalytic assays showed that nanomaterials degraded between 72 and 100% of the dye Rd-B. The BAM microscopy revealed the permanence of nanoparticles at the air-liquid interface since the beginning of dispersions spreading. The TiO 2 nanoparticles LB films were deposited on three different substrates. Transfer Rate (TR) values confirmed the TiO2 film deposition, especially on the flexible PET covered with ITO substrate (average TR of 1,035). This study can support the construction of new devices that use TiO 2 nanoparticles as ultrafine layer, such as thinner photocatalytic and photovoltaic devices.porUFVJMA concess?o da licen?a deste item refere-se ao ? termo de autoriza??o impresso assinado pelo autor, assim como na licen?a Creative Commons, com as seguintes condi??es: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publica??o, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus reposit?rios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei n? 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permiss?es assinaladas, para fins de leitura, impress?o e/ou download, a t?tulo de divulga??o da produ??o cient?fica brasileira, e preserva??o, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessS?ntese e caracteriza??o de nanopart?culas de di?xido de tit?nio para a produ??o de filmes ultrafinos de Langmuir-Blodgettinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisNanopart?culasDi?xido de tit?nioFilmes ultrafinosLangmuir-Blodgettreponame:Repositório Institucional da UFVJMinstname:Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)instacron:UFVJMTEXTtamara_pereira_silva.pdf.txttamara_pereira_silva.pdf.txtExtracted texttext/plain119443http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/bitstream/1/2907/3/tamara_pereira_silva.pdf.txtc430bfb18f618b2b6fb382ac68fffb0fMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82157http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/bitstream/1/2907/2/license.txtc0fe10782d3e2994b7c028f47c86ff9eMD52ORIGINALtamara_pereira_silva.pdftamara_pereira_silva.pdfapplication/pdf4509145http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/bitstream/1/2907/1/tamara_pereira_silva.pdfbd59f1d3719ac83fb7ca2882faa49763MD511/29072022-08-11 03:01:04.727oai:acervo.ufvjm.edu.br/jspui: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ório InstitucionalPUBhttp://acervo.ufvjm.edu.br/oai/requestrepositorio@ufvjm.edu.bropendoar:21452022-08-11T06:01:04Repositório Institucional da UFVJM - Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)false |
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