Síntese e caracterização microestrutural de nanoestruturas híbridas de nanotubos de carbono e nanotubos de Ni-TiO2

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Cunha, Gustavo da Rosa
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Dióxido de titânio; Nanotubos de carbono; Anodização
• Palavras-chave em Inglês: TiO2 nanotubes; Carbon nanotubes; Anodization; Chemical vapor deposition; Semiconductor
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/248680

O dióxido de titânio (TiO2) é um dos semicondutores mais pesquisados devido às suas propriedades óticas e à sua não-toxicidade. Porém, seu valor de band gap relativamente alto inibe sua eficiência quando o material é empregado em fotocatálise. Uma das maneiras de superar algumas das suas limitações é a síntese de nanoestruturas híbridas de TiO2 e nanotubos de carbono (NTC). Nanoestruturas unidimensionais, como nanotubos e nanofibras, possuem algumas propriedades superiores para serem empregadas em fotocatálise se comparadas com nanopartículas, como mobilidade eletrônica e razão área superficial/volume. Este trabalho apresenta a síntese e a caracterização de nanoestruturas híbridas de nanotubos de carbono e nanotubos de dióxido de titânio, obtidos por anodização eletroquímica com uso de níquel na solução (Ni-TiO2). Os nanotubos de Ni-TiO2 foram obtidos por anodização durante 1 h. Foi empregada tensão de 40 V. Subsequentemente, os nanotubos como-anodizados foram utilizados como substrato para obtenção de NTCs por Deposição Química de Vapor (CVD). Foram utilizadas as temperaturas de síntese por CVD de 550, 600, 650 e 700 ºC, com tempo de patamar de 10 min e hexano como precursor de carbono. A caracterização foi realizada por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Os resultados indicam que a transformação de fase anatase-rutilo está relacionada com a formação de nanotubos de carbono. Durante a transformação da fase anatase para rutilo, os átomos de níquel se tornam disponíveis para catalisar o precursor de carbono e formar os nanotubos de carbono. Entre as temperaturas estudadas, a temperatura de 700 ºC se mostrou a mais eficiente para obtenção de NTCs, enquanto a temperatura de 550 ºC não foi suficiente para a formação de nanotubos de carbono. As análises por espectroscopia Raman e XPS indicam uma menor quantidade de vacâncias de oxigênio para as amostras preparadas em temperaturas superiores. A razão entre as intensidades das bandas D e G das amostras analisadas (ID/IG) variou de 0,876 até 1,029.