Phosphate glasses containing silver nanoparticles for applications in plasmonics

Autor(es)

Thiago Israel Rubio

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2021-08-10

Membros da banca

Danilo Manzani; Gustavo Fernandes Souza Andrade; Hermi Felinto de Brito

• Orientador: Danilo Manzani

Resumo

Nanopartículas de prata (Ag-NPs) são espécies que exibem o efeito de ressonância plasmônica de superfície (SPR). No presente trabalho, estes plásmons foram utilizados em duas diferentes aplicações: a amplificação de sinais de espectros Raman por meio de espalhamento intensificado por superfície (SERS) e a degradação de moléculas orgânicas usando fotocatálise. Para alcançar esses objetivos, duas novas composições vítreas foram sintetizadas, uma usando fosfato de chumbo (PBTN), e outra usando fosfato de sódio (NBTN). Ambas contêm óxido de titânio em suas composições, e o efeito da inserção deste composto nas propriedades térmicas e na estrutura química dos vidros foi investigado por meio de análise térmica, espectroscopia Raman, difração de raios-X e espectroscopia de fotoluminescência. Nanopartículas de prata foram, então, sintetizadas na superfície dos vidros NBTN usando-se a troca iônica Na+/Ag+ seguida de tratamento térmico controlado, e técnicas de microscopia eletrônica, junto à espectroscopia no UV/Visível, foram empregadas para confirmar tal síntese. Os experimentos de SERS foram conduzidos usando cristal violeta como analito, e foi possível detectá-lo na superfície dos vidros a um limite inferior de 10-6 mol/L usando a amostra NBTN-Ag120. Os testes de fotocatálise foram realizados usando amostras de vidro na forma de pó e de monólito. A fotodegradação do azul de metileno foi avaliada. Enquanto na primeira forma, 57,8% de degradação foi alcançada, na segunda, uma quantidade ainda maior de corante foi degradada, 68,3%. Em ambos os casos, testes sem amostra vítrea e usando amostras de vidro sem Ag-NPs foram conduzidos. Foi constatado que o substrato vítreo atua sozinho como fotocatalisador. Além disso, foi mostrado que a porcentagem de degradação foi maior quando as nanopartículas estavam presentes no material, demonstrando que mecanismos plasmônicos foram responsáveis pela intensificação do processo de fotocatálise. Os materiais desenvolvidos durante este trabalho e aqui apresentados são bons candidatos a dispositivos em ambos os campos de sensores e fotocatálise. (AU)

• Processo FAPESP: 19/16230-1 - Fotocatálise plasmônica em vidros óxidos contendo nanopartículas de AG
• Beneficiário: Thiago Israel Rubio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado