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dc.contributor.authorAraújo, Patrícia dos Santos
dc.date.accessioned2023-08-16T15:38:50Z
dc.date.available2023-08-16T15:38:50Z
dc.date.issued2023-06-28
dc.identifier.citationARAÚJO, Patrícia dos Santos. Propriedades e aplicações de revestimentos de óxidos metálicos obtidos por oxidação eletrolítica a plasma e dopagem anódica utilizando resíduo de lama vermelha. 2023. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18399.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18399
dc.description.abstractPlasma Electrolytic Oxidation (PEO) is a metal processing technique where a high potencial difference is applied between two electrodes, cathode and anode. During this process there is a phenomenon of dielectric breakdown caused when the thickness of the oxide layer that forms reaches a limit and causes micro discharges to appear throughout the surface of the material that sinter and crystallize the formed oxide adhered to the substrate. The oxide layer produced under these conditions can have characteristics such as high mechanical strength or photoactivity. Processing conditions, such as composition, concentration or temperature of the electrolyte used during the formation of coatings, affect the composition and morphology of the produced coatings, altering their properties. This work presents results of the process of surface treatment of Niobium metal under PEO conditions, using a system consisting of a direct current source in galvanostatic regime and temperature control of the electrolyte. The photocatalytic properties of the coatings are also observed. The work can be divided into three parts: 1) investigation of the influence of different electrolytes on the anodizing curve of the synthesis of Nb2O5 coatings. Niobium substrates after anodization in acid medium (C2H2O4 and H3PO4) and basic medium (KOH) were characterized and tested for photoactivity; 2) investigation of the insertion of different amounts in mass percentage of Red Mud in C2H2O4 solution, during the anodizing process. Red Mud is an alkaline residue from the aluminium industry and was used as a dopant; 3) the study of the temperature and composition of the electrolytes in the oscillations of potential and photoactivity of the coatings. In this step, the temperature variation of the electrolyte in the synthesis of the coatings was investigated using different compositions of electrolytes (C2H2O4 at 2 and 25°C, H3PO4 at 15 and 30 °C, KOH at 15 and 25°C and C2H2O4+1% of mud at 15 and 25°C). The samples were characterized by techniques such as scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), X-ray diffraction (XRD) and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The photocatalytic efficiency was investigated using photodegradation tests in a UV camera with samples in contact with an aqueous solution of Methylene Blue (MB) and Rhodamine B (RhB). During the synthesis in different types of electrolytes, different behaviour of temperature and voltage curves (V) as a function of charge (C) were observed. As a consequence, the samples presented morphology and varied chemical and structural composition according to the parameters of synthesis and addition of dopant, the samples anodized with electrolyte containing 0.1 mol.L-1 solution of C2H2O4 and addition of sludge up to 0.75% , showed superior photocatalytic efficiency compared to other studied conditions. This result was explained by the characterizations that showed morphology with pores of regular size and shape with distribution over the entire surface, formation of orthorhombic Nb2O5, bang gap estimated between 3.12 to 3.27 eV. After the inclusion of the red mud to the electrolyte, elements such as Al and Si were found in the coatings produced and the doping of a small % of these elements on the surface of the coatings proved to be effective in increasing the degradation rate of the MB dye in the first 60 minutes of the test.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectOxidação Eletrolítica a Plasmapor
dc.subjectFotocatálise Heterogêneapor
dc.subjectDopagem anódicapor
dc.subjectLama Vermelhapor
dc.subjectNb2O5por
dc.subjectPlasma Electrolytic Oxidationeng
dc.subjectHeterogeneous Photocatalysiseng
dc.subjectAnodic Dopingeng
dc.subjectRed Mudeng
dc.titlePropriedades e aplicações de revestimentos de óxidos metálicos obtidos por oxidação eletrolítica a plasma e dopagem anódica utilizando resíduo de lama vermelhapor
dc.title.alternativeProperties and applications of metal oxide coatings obtained by plasma electrolytic oxidation and anodic doping using red mud residueeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Trivinho-Strixino, Francisco
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9740223649776400por
dc.contributor.advisor-co1Mendonça, Vagner Romito de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4270375873948823por
dc.description.resumoA Oxidação Eletrolítica a Plasma (PEO) é uma técnica de processamento de metais, em que uma alta diferença de potencial é aplicada entre dois eletrodos, cátodo e ânodo. Durante esse processo há um fenômeno de ruptura dielétrica ocasionada quando a espessura da camada de óxido que se forma atinge um limite e faz com que surjam micro descargas por toda superfície do material que sinterizam e cristalizam o óxido formado aderido ao substrato. A camada de óxido produzida sob essas condições pode ter características, como alta resistência mecânica ou foto atividade. As condições de processamento, como composição, concentração ou temperatura do eletrólito utilizado durante a formação dos revestimentos, afetam a composição e a morfologia dos revestimentos produzidos, alterando suas propriedades. Neste trabalho são apresentados resultados do processo de tratamento de superfície do metal Nióbio nas condições sob regime de PEO. Foi utilizada uma fonte de corrente contínua em regime galvanostático e controle de temperatura do eletrólito. Também foram observadas as propriedades fotocatalíticas dos revestimentos. Os trabalhos podem ser divididos em três partes: 1) investigação da influência de diferentes eletrólitos na curva de anodização da síntese dos revestimentos de Nb2O5. Os substratos de Nióbio após anodização em meio ácido (C2H2O4 e H3PO4) e meio básico (KOH), foram caracterizados e testados quanto a foto atividade; 2) investigação da inserção de diferentes quantidades em percentagem de massa da Lama Vermelha em solução de C2H2O4, durante o processo de anodização. A Lama Vermelha é um resíduo alcalino proveniente da indústria do alumínio e foi utilizada como dopante; 3) o estudo da temperatura e composição do eletrólitos nas oscilações de potencial e foto atividade dos revestimentos. Nessa etapa foram investigados a variação de temperatura do eletrólito na síntese dos revestimentos utilizando diferentes composições de eletrólitos (C2H2O4 a 2 e 25°C, H3PO4 a 15 e 30 °C, KOH a 15 e 25°C e C2H2O4+1% de lama a 15 e 25°C). As amostras foram caracterizadas por técnicas como microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de refletância difusa (DRS). A eficiência fotocatalítica foi investigada utilizando testes de fotodegradação em câmera de UV com amostras imersas em solução aquosa de Azul de Metileno (MB) e Rodamina B (RhB). Durante a síntese em diferentes tipos de eletrólitos, foram observados diferentes comportamentos das curvas de temperatura e tensão (V) em função da carga (C). Como consequência as amostras apresentaram morfologia, composição química e estrutural variada de acordo como os parâmetros de síntese e adição de dopante. As amostras anodizadas com eletrólito contendo solução 0,1 mol.L-1 de C2H2O4 e adição de lama até 0,75%, apresentaram eficiência fotocatalítica superior em comparação com outras condições estudadas. Esse resultado foi explicado pelas caracterizações destas amostras demonstrando em sua morfologia poros de tamanho e formatos regulares distribuídos por toda superfície, formação de Nb2O5 ortorrômbico, band gap estimado entre 3,12 e 3,27 eV. Após a adição da Lama Vermelha ao eletrólito, foram encontrados elementos como Al e Si nos revestimentos produzidos e a dopagem de pequena % desses elementos na superfície dos revestimentos se mostrou eficaz no aumento da velocidade de degradação do corante MB nos primeiros 60 minutos de ensaio.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-Sopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICApor
dc.description.sponsorshipId88882.427091/2019-01por
dc.publisher.addressCâmpus Sorocabapor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0941361933718898por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-3418-1407por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0990-0270por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-2300-9959por


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