Crescimento de diamante dopado sobre titânio com variação controlada de boro e de carbono com hibridização sp2 e sp3 como eletrodos de alto desempenho aplicados em tratamento de águas - Fernanda Lanzoni Migliorini (2015)
Filmes de diamante dopados com boro crescidos sobre substratos de titânio foram sistematicamente estudados pelo controle da hibridização sp2/sp3 dos mesmos, bem como de seus respectivos níveis de dopagem. As amostras foram crescidas pela técnica da deposição química na fase gasosa (${"}$Chemical Vapor Deposition${"}$- CVD) utilizando um reator de filamento quente com adição de CH$_{4}$ de 1, 2, 6 e 10 sccm diluído em H$_{2}$ para um fluxo total de 200 sccm. Para cada concentração de CH$_{4}$ quatro níveis de dopagem foram estudados. As imagens em Microscopia Eletrônica de Varredura mostraram filmes bem facetados, sem delaminações ou rachaduras. A razão SP$^{2}$/SP$^{3}$ dos filmes, ou índice de pureza (${"}$purity index${"}$ - IP) e o índice de tendência de crescimento (${"}$growth tendency index${"}$ - TC) foram calculados a partir das análises de Espectroscopia de Espalhamento Raman e Difratometria de Raios-X, respectivamente. O índice TC foi utilizado para avaliar a competição entre o crescimento de diamante e a formação de TiC, que aumentou com a adição de CH$_{4}$ para todos os níveis de dopagem de boro estudados. As caracterizações eletroquímicas mostraram o amplo intervalo de potencial de trabalho dos eletrodos enquanto a transferência eletrônica do sistema Fe(CN)6$^{3-/4-}$ caracterizou os mesmos como quase reversíveis. Estimou-se através da técnica de Mott-Shottky Plot (MSP) o número de portadores de carga obtendo valores da ordem de 10$^{18}$- 10$^{20}$ cm$^{-3}$. Todos os eletrodos foram aplicados na degradação do corante Verde Brilhante devido sua larga aplicação na indústria têxtil. A eficiência no processo de degradação foi acompanhada por técnicas analíticas como Espectroscopia na região do UVVis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência e medidas de Carbono Orgânico Total. Os ensaios de degradação eletroquímica mostraram que os melhores resultados foram obtidos utilizando a menor concentração do eletrólito suporte (0,1 mol L$^{-1}$) na densidade de corrente de 100 mA cm$^{-2}$ em uma temperatura de 25 $^{°}$C. Estes resultados foram obtidos utilizando o eletrodo com a menor concentração de CH$_{4}$ (1 sccm)na dopagem de 15000 ppm de B/C, sendo que o mesmo, apresentou a maior queda de concentração do corante em um menor tempo de degradação. Além disso, esse eletrodo também apresentou a maior porcentagem de mineralização (72%)associada àmaior redução dos compostos aromáticos. Este comportamento pode ser atribuído à alta qualidade cristalina e adequada condutividade desse filme associada a sua baixa densidade de carbono do tipo sp2 no contorno grão.