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Filmes Nanocompósitos Multifuncionais SiO2 -TiO2 e SiO2-TiO2/CeO2 Depositados por Metodologia Híbrida de Plasma

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)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
GOMES OLIVEIRA, LUCAS PIRES; RIBEIRO, RAFAEL PARRA; RIBEIRO BORTOLETO, JOSE ROBERTO; CRUZ, NILSON CRISTINO; RANGEL, ELIDIANE CIPRIANO. SiOxCyHz-TiO2 Nanocomposite Films Prepared by a Novel PECVD-Sputtering Process. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 24, n. 1 2021. Citações Web of Science: 0.
RIBEIRO, RAFAEL P.; RANGEL, RITA DE CASSIA C.; FERNANDES, FELIPE O.; CRUZ, NILSON C.; RANGEL, ELIDIANE C. Effect of Plasma Oxidation Treatment on Production of a SiOx/SiOxCyHz Bilayer to Protect Carbon Steel Against Corrosion. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 24, n. 1 2021. Citações Web of Science: 0.

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