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Nanoarquitecturas com propriedades fotocatalíticas e antibacterianas para o desenho de produtos amigos do ambiente Carlos Tavares Centro de Física da Universidade.

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Apresentação em tema: "Nanoarquitecturas com propriedades fotocatalíticas e antibacterianas para o desenho de produtos amigos do ambiente Carlos Tavares Centro de Física da Universidade."— Transcrição da apresentação:

1 Nanoarquitecturas com propriedades fotocatalíticas e antibacterianas para o desenho de produtos amigos do ambiente Carlos Tavares Centro de Física da Universidade do Minho

2 2 Introdução Nos últimos anos tem havido um interesse crescente na área dos semicondutores fotoquímicos, relacionado com desenvolvimento de materiais fotocatalíticos, em particular em indústrias com tratamento de águas residuais, com benefício para o meio ambiente e saúde. Os revestimentos através de filmes finos nanocristalinos de titânia (TiO 2 - dióxido de titânio) são indicados como revestimentos fotoactivos, devido à capacidade intrínseca fotocatalítica de remover poluentes orgânicos dissolvidos numa determinada superfície por acção directa dos raios ultravioletas (UV) do nosso espectro solar.

3 3 Objectivos do Projecto INL - Laboratório Internacional Ibérico de Nanotecnologia Este projecto visa a a preparação de nanopartículas funcionais e filmes finos nanocristalinos mecanicamente robustos com uma eficiência fotocatalítica elevada. A sua aplicação será testada na produção industrial de azulejos/tijoleira cerâmica com o objectivo de integrar propriedades fotocatalíticas e antibacterianas no desenho de um produto amigo do ambiente. Alguns produtos orgânicos utilizados em aplicações comerciais são potencialmente cancerígenos e mutagénicos, tendo sido referidos como substâncias prioritárias nas mais recentes Directivas Comunitárias relacionadas com qualidade de ar de espaços interiores e no tratamento de efluentes industriais.

4 4 Equipa Luso-Espanhola Laboratório de Catálise de Materais (LCM), Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Consejo Superior de Investigaciones Científicas - Instituto de Carboquímica (CSIC-IC), Saragoça Centro de Física da Universidade do Minho Universidade de A Coruña (UDC), Corunha Poceram, Produtos Cerâmicos SA, Coimbra

5 5 Mecanismo da fotocatálise

6 6 Aplicações na indústria Pilkington

7 7 Aplicações na indústria

8 8 Aplicações na Engenharia Civil

9 9

10 10 Aplicações antibacterianas

11 11 Laboratório de Catálise de Materiais

12 12 Catalizadores de duas fases Two-phase catalysts MWNT-TiO 2 : Carbon phase: Multiwalled Carbon Nanotubes (MWNT), High purity (>98%) Sinthesized by catalytic chemical vapor deposition of ethylene with a Fe/Al 2 O 3 catalyst Commercially available (Shenzen NTP, China) Semiconductor oxide phase: Titanium dioxide (TiO 2 ) Prepared by a acid modified sol-gel method MWCNT (5, 10, 20, 40) : TiO 2 (100) w/w

13 13 h Pollutant CO 2 + H 2 O h h Fotocatálise: CNT/TiO 2 CNT-TiO 2 CNT(H 2 )-TiO 2 O 2 h TiO 2 O2O2 e e CB VB CNT HO + H + H 2 O HO + H + TiO 2 e VB CB h h+h+ CNT-TiO 2

14 14 Nanotubos de Carbono para a catálise Elevada resistência mecânica Boa flexibilidade Boa resiliência STRUCTURAL ORDER MECHNICAL PROPERTIES CNT BASED COMPOSITES

15 15 CSIC – ICB de Madrid

16 16 Síntese Hidrotérmica de nanotubos de TiO 2 TiO 2 Multiwall nanotubes: OD = 7-10nm; ID = 4-5nm TiO 2 nanoparticles on TiO 2 nanotubes Anatase powderTiO 2 nanotubes 1) 10M NaOH, 135°C 2) 0.1M HCl

17 17 Síntese de nanotubos de TiO 2 : matriz padrão Alumina template: Anodise 25 from Whatman (pore size = 200 nm) Vacuum treatment TITANIUM PRECURSOR Ti Isopropoxide Thermal Treatment Removing the alumina template Doping TiO 2 nanotubes

18 18 Universidade do Minho

19 19 Symmetric compression of the monolayer by two inter- linked surface barriers PTFE trough Dipper Electro- balance Wilhelmy plate Síntese de filmes de TiO 2 por sol-gel

20 20 Partículas de TiO 2 rodeadas por surfactante catiónico CTAB, foram depositadas em filmes de Langmuir- Blodgett Filmes de Langmuir-Blodgett

21 21 TiO 2 preparation by 2D sol-gel process in Langmuir-Blodgett films Photodegradation of Phenol using TiO2 in Langmuir-Blodgett Films

22 22 Pulverização reactiva por magnetrão Alvos puros de Ti Fontes pulsadas dc Pressão de base ~ Pa Substratos de metal, polímero, cerâmico, têxtil, vidro … Espessura: nm

23 23 Experiências de irradiação UV-Vis São utilizados corantes têxteis como simuladores de poluentes. Os revestimentos fotocatalíticos são imersos no corante dentro de uma cuvete de quartzo. Utiliza-se uma lâmpada de Xénon de de 150 W como simulador solar.

24 24 Deposição em substratos de PVDF-,- and TrFE

25 25 Reactor solar fotocatalítico

26 26 Universidade da Corunha

27 27 Objectivos de análise química Obtenção de informação de análises espectroscópicas e termodinâmicas referentes a espécies com tempos de vida curtos provenientes de poluentes aquáticos Elucidar os mecanismos inerentes ao processo fotocatalítico

28 28 Elucidar os mecanismos de reação para processos de fotólise directa

29 29 Agradecimentos FCT pelo financiamento do projecto do INL: Nano/NTec-CA/0046/2007 Action 540 »PHONASUM«


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