Modificação da superfície do titânio através da técnica de PEO (Oxidação Eletrolítica assistida por Plasma), dopagem do óxido e a investigação das propriedades fotocatalíticas

dc.contributor.advisor1Trivinho-Strixino, Francisco
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9740223649776400
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0990-0270
dc.contributor.authorMezavila-Garcia, Uanderson
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6240710477686567
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-6701-8094
dc.contributor.refereeTrivinho-Strixino, Francisco
dc.contributor.refereeFernades, Valéria Cristina
dc.contributor.refereeSikora, Mariana de Sousa
dc.contributor.refereede Mendonça, Vagner Romito
dc.contributor.refereeMambrini, Giovanni Pimenta
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9740223649776400
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7987385835577071
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4270375873948823
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4270375873948823
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7723027354150918
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-0990-0270
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-0448-5717
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3925-5452
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-2300-9959
dc.date.accessioned2026-05-28T00:06:41Z
dc.date.issued2024-12-20
dc.description.abstractThis study investigates the development and characterization of titanium dioxide TiO2 semiconductor films synthesized via Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) for applications in heterogeneous photocatalysis. The primary objective was to evaluate the impact of incorporating various elements — including transition metals (Nb, Ni, Cu, Mo, W, and Fe) and rare earths (Ce) — combined with systematically controlled pH variations (acidic, neutral, and basic media), on the structural, optical, and morphological properties of the resulting coatings. The results demonstrated that the electrolyte composition plays a major role in oxide growth kinetics and crystallinity. While H3PO4 -based solutions favored the detection of crystalline phases, the basic medium containing NH4OH led to a mostly amorphous structure across most samples. Scanning electron microscopy revealed rough surfaces with pores typical of plasma discharges, with diameters and distribution strongly dictated by the electrolyte. Optically, diffuse reflectance spectroscopy estimated the films' bandgap values, showing subtle shifts in the electronic absorption edge induced by the incorporated elements within the TiO2 matrix. Additionally, current transient curves precisely mapped the dielectric breakdown behavior during the transition to the plasma regime. Regarding the incorporation process, niobium achieved the highest rate in an acidic medium (12.4%), though it did not yield substantial performance gains in photocatalysis. Assays revealed that the top three efficiencies for Rhodamine B degradation under UVA radiation were achieved by molybdenum-modified samples in a basic medium (44.8%), followed closely by molybdenum-iron co-incorporated systems (29.3%) in a basic medium and molybdenum-iron (21.6%) in an acidic medium.eng
dc.description.resumoEste trabalho apresenta um estudo sobre o desenvolvimento e a caracterização de filmes semicondutores à base de dióxido de titânio TiO2, obtidos através da técnica de Oxidação Eletrolítica Assistida por Plasma (PEO) aplicados à fotocatálise heterogênea. O objetivo central consistiu em avaliar o impacto da incorporação de diferentes elementos incluindo metais de transição (Nb, Ni, Cu, Mo, W e Fe) e terras raras (Ce) combinados a variações controladas de pH (meios ácidos, neutros e básicos), sobre as propriedades estruturais, ópticas e morfológicas dos revestimentos produzidos. As análises revelaram que a natureza do eletrólito desempenha um papel decisivo na cinética de crescimento e na cristalinidade dos óxidos. Enquanto as soluções contendo H3PO4 propiciaram o surgimento de picos associados a fases cristalinas, o meio básico baseado em NH4OH induziu um caráter predominantemente amorfo na maior parte das amostras. A microscopia eletrônica revelou superfícies rugosas com poros típicos do plasma, cujos diâmetros e distribuição foram severamente ditados pelo eletrólito. Opticamente, ensaios de refletância difusa estimaram os valores de bandgap dos filmes, apontando sutis deslocamentos na borda de absorção eletrônica induzidos pelos incorporantes na matriz de TiO2. Adicionalmente, as curvas de transientes de corrente mapearam com precisão o regime de quebra dielétrica durante a transição para o regime de plasma. Em relação à incorporação, o nióbio exibiu a maior taxa em meio ácido (12,4%), embora sem reflexos significativos no desempenho fotocatalítico. Os ensaios revelaram que as três melhores eficiências na degradação da rodamina B sob radiação UVA foram obtidas pelas amostras modificadas com molibdênio em meio básico (44,8%), seguidas de perto pelos sistemas coincorporados com molibdênio-ferro (29,3%) em meio básico e molibdênio-ferro (21,6%) em meio ácido. por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId001
dc.identifier.citationMEZAVILA-GARCIA, Uanderson. Modificação da superfície do titânio através da técnica de PEO (Oxidação Eletrolítica assistida por Plasma), dopagem do óxido e a investigação das propriedades fotocatalíticas. 2024. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24179.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24179
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus Sorocaba
dc.publisher.centerCentro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade - CCTS
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectOxidação eletrolítica a plasmapor
dc.subjectFotocatálise heterogêneapor
dc.subjectTerras raraspor
dc.subjectDióxido de titâniopor
dc.subjectMetais de transiçãopor
dc.subjectSemicondutorespor
dc.subjectPlasma electrolytic oxidationeng
dc.subjectHeterogeneous photocatalysiseng
dc.subjectRare-eartheng
dc.subjectTitanium dioxideeng
dc.subjectTransition metalseng
dc.subjectSemiconductorseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA
dc.subject.ods4. Educação de Qualidade
dc.titleModificação da superfície do titânio através da técnica de PEO (Oxidação Eletrolítica assistida por Plasma), dopagem do óxido e a investigação das propriedades fotocatalíticaspor
dc.title.alternativeSurface modification of titanium via the PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) technique, oxide doping, and investigation of photocatalytic propertieseng
dc.typeTese

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