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Filmes nanocompósitos multifuncionais SiO2 -TiO2 e SiO2-TiO2/CeO2 depositados por metodologia híbrida de plasma

Processo: 17/21034-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 2018 - 30 de junho de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
Pesquisador responsável:Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
Beneficiário:Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
Instituição-sede: Instituto de Ciência e Tecnologia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
Assunto(s):Pulverização catódica  Deposição química em fase de vapor assistida por plasma (PECVD)  Resistência à corrosão 

Resumo

A crescente demanda por materiais de reduzidas dimensões e que desempenhem várias funções tem levado ao desenvolvimento de filmes nanoestruturados. Dentre as diferentes categorias existentes, os baseados em nanopartículas de óxidos metálicos têm recebido destaque. Especificamente, as estruturas compostas por nanopartículas de TiO2 dispersas em matriz de SiO2, SiO2-TiO2, são amplamente investigadas considerando-se o potencial fotocatalítico e bactericida, propriedades óticas e mecânicas. Além de proporcionar reforço mecânico, o TiO2 apresenta atividade catalítica mediante irradiação com luz ultravioleta. Nestes casos, os nanocompósitos SiO2-TiO2 são estudados como alternativas para degradação de poluentes, inativação de biofilmes e barreiras fotogeradas contra a corrosão. Todavia, a necessidade da irradiação com luz ultravioleta é o fator que inibe a ampla aplicação desta metodologia em larga escala. Portanto, efetivar a fotocatálise do TiO2 mediante radiação visível é um dos desafios para todas as aplicações mencionadas dos nanocompósitos SiO2-TiO2. Diferentes metodologias são propostas para preparo destes nanocompósitos, mas uma metodologia simplificada, economicamente viável e ecologicamente correta ainda é fruto de futuros avanços. Neste contexto, a proposta do presente projeto é a de desenvolver filmes nanocompósitos multifuncionais à base de Si contendo partículas de TiO2 ou TiO2/CeO2 que atuem como barreiras protetivas contra a corrosão de superfícies metálicas e poliméricas ao mesmo tempo que apresentem atividade fotocatalítica mediante incidência de luz visível ou ultravioleta. Para tal será empregada a metodologia híbrida de plasma de uma única etapa baseada na simultânea deposição de vapor químico estimulada a plasma (PECVD) a partir do composto hexametildisiloxano, HMDSO, e na pulverização catódica, sputtering, do TiO2 (ou da mistura TiO2/CeO2). A utilização de nanocristais híbridos TiO2/CeO2 é proposta como alternativa para tornar o nanocompósito catalítico na região visível do espectro. Será investigado o efeito dos parâmetros do processo nas propriedades dos filmes resultantes e em sua atividade fotocatalítica, potencial bactericida e propriedades de barreira. Como ainda não há relatos na literatura do preparo dos nanocompósitos SiO2/TiO2 e SiO2-TiO2/CeO2 pela técnica proposta, tampouco conhecimento acerca dos efeitos dos parâmetros do processo no mecanismo de formação do filme, estes serão avaliados em função da pressão total, potência do sinal de excitação, proporção de Ar e de CeO2 na mistura e do tempo de deposição. A composição química, estrutura, espessura, topografia, morfologia e as propriedades termodinâmicas de superfície, óticas e de barreira das amostras serão caracterizadas. O potencial fotocatalítico e bactericida dos revestimentos também será avaliado em termos dos parâmetros de excitação do plasma. (AU)