Compósitos aerogéis TiO2 – partículas de conversão ascendente de energia: fotocatálise no NIR e microtermometria

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Caetano, Laís Galvão [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Luminescência; Metais de terras raras; Processo sol-gel; Dióxido de titânio; Recuperação e remediação ambiental; Luminescence; Rare earth metals; Sol-gel process; Titanium dioxide; Environmental recovery and remediation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/236743

Nos últimos anos, partículas com emissão por up-conversion têm atraído interesse para aplicações médicas, biológicas, fotônica e energia devido as suas propriedades espectroscópicas únicas, como excitação no infravermelho e emissão no UV-Visível. Neste trabalho, descreve-se uma síntese rápida, reprodutível e eficiente de micropartículas pelo método hidrotérmico de coprecipitação assistido por micro-ondas e estudos estruturais, morfológicos e espectroscópicos. Sob a irradiação de um laser de 980 nm, estas amostras exibiram emissão intensa no ultravioleta e azul originadas das transições eletrônicas radiativas intraconfiguracionais 4f-4f dos íons Tm3+. A partir dessa emissão, foi possível o desenvolvimento de um microtermômetro luminescente secundário para determinação de temperatura na faixa de ~304-344 K. O princípio básico deste sensor é relacionado a intensidade de luminescência (LIR) de dois níveis (1D2 → 3F4 e 1G4 → 3H6) termicamente acoplados, obteve-se ~0,64% da sensibilidade térmica relativa máxima (Sr máx) e 1,13-2,54 K da incerteza da temperatura. Na segunda parte do trabalho foi explorada a possibilidade de aplicar as propriedades de up-conversion em fotocatálise, juntamente ao TiO2, conhecido como fotocatalisador. A utilização conjunta, permite a coleta de luz em uma faixa maior de energia levando a um maior aproveitamento do espectro solar para fotocatálise heterogênea. Deste modo, o sistema responsivo à luz NIR, pode ativar transformações químicas. Como um material de suporte, aerogéis monolíticos produzidos pela metodologia sol-gel e secagem supercrítica em CO2 foram utilizados para incorporação destes materiais, formando uma rede tridimensional mesoporosa com alta área de superfície para adsorção/catálise de moléculas orgânicas. Aerogéis compósitos de TiO2/NaYbF4:Tm(0,5) 160 mg apresentaram melhor desempenho de atividade fotocatalítica para fotodegradação de corante Cristal Violeta, ou seja, 86,1% durante 7 h de iluminação com um laser de 980 nm. Na literatura científica, a fase cristalina anatase do TiO2 é considerada tendo maior desempenho na fotocatálise, porém a estabilidade térmica em 800-1000ºC deste material ainda é um grande desafio devido a conversão para rutilo e diminuição drástica da área de superfície, tornando sua aplicabilidade limitada. Perspectivas de rotas sintéticas para monitorar parâmetros e pós-tratamentos são buscados na fotocatálise. Este trabalho propõe uma estratégia simples a partir de aerogéis derivados de sílica e TiO2 para controle da fase cristalina em altas temperaturas de calcinação e estudos da sua capacidade fotocatalítica para fotodegradação de CV. Resultados demonstram que este método apresenta propriedades físico-químicas ideais para remediação ambiental, como também permite a mudança do cenário de aplicações em altas temperaturas.