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Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2022-11-08T20:23:12Z No. of bitstreams: 1 Alessandra_Medeiros_2022.pdf: 1607858 bytes, checksum: f141c2db4ea7ff5030547159ebf30bce (MD5) Made available in DSpace on 2022-11-08T20:23:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alessandra_Medeiros_2022.pdf: 1607858 bytes, checksum: f141c2db4ea7ff5030547159ebf30bce (MD5) Previous issue date: 2022-09-22 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In recent times, pharmaceutical compounds have been identified as emerging contaminants for aquatic ecosystems. Thus, this work aims to use the electrospinning technique to obtain polymeric fibers of polybutylene adipate co-terephthalate (PBAT) and cellulose acetate (AC) incorporated with TiO2/g-C3N4, in order to promote the photocatalytic degradation of drug paracetamol (PCT). The polymeric fibers were cross-linked with citric acid in order to increase their stability in water. TiO2/g-C3N4 was synthesized from the chemical modification of TiO2 with g-C3N4. This material was incorporated into the cross-linked polymeric fiber in proportions of 1%, 5% and 10% (m/m) and subjected to photocatalytic degradation tests, with the proportion of 5% (m/m) being chosen for the study due to its higher percentage of drug degradation. The synthesized material TiO2/g-C3N4showed higher photocatalytic potential compared to pure TiO2 and pure g-C3N4, which were 50.5%, 13.1% and 26.1%, respectively. The study of the photocatalytic degradation of PCT was carried out by varying the pH of the medium at 5.0, 7.0 and 9.0, with pH 9.0 being the most efficient, degrading about 86.0% of PCT. The performed HPLC and TOC analyzes of the PCT degradation product showed that the drug degradation is generating by-products. The degradation kinetics for the drug were evaluated and from the results it was obtained that the system follows the pseudo-first order kinetic model. 3 degradation cycles were performed with the polymeric fibers, which showed that they can be reused without having to promote their exchange in a system. Finally, the fibers were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared (FTIR), Mechanical Analysis and Contact Angle. Through these analyzes it was possible to identify the incorporation of TiO2/g-C3N4 in the polymeric fibers, as well as their interactions with the polymers, demonstrating changes in thermal stability and improvement in mechanical properties and wettability of the same after crosslinking with citric acid. Nos últimos tempos, os compostos farmacêuticos foram identificados como contaminantes emergentes para os ecossistemas aquáticos. Desta forma, este trabalho visa a utilização da técnica de eletrofiação para a obtenção de fibras poliméricas de polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT) e acetato de celulose (AC) incorporadas com TiO2/g-C3N4, a fim de promover a degradação fotocatalítica do fármaco paracetamol (PCT). As fibras poliméricas foram reticuladas com ácido cítrico a fim de aumentar sua estabilidade em água. O TiO2/g-C3N4 foi sintetizado a partir da modificação química do TiO2 com o g-C3N4. Esse material foi incorporado na fibra polimérica reticulada nas proporções de 1%, 5% e 10 % (m/m) e submetido a testes de degradação fotocatalítica, sendo a proporção de 5% (m/m) a escolhida para o estudo devido apresentar maior percentual de degradação do fármaco. O material sintetizado TiO2/g-C3N4 apresentou maior potencial fotocatalítico em comparação ao TiO2 puro e ao g-C3N4 puro, sendo estes de 50,5%, 13,1% e 26,1%, respectivamente. O estudo da degradação fotocatalítica do PCT foi realizado variando o pH do meio em 5,0, 7,0 e 9,0, sendo o pH 9,0 o mais eficiente, degradando cerca de 86,0% o PCT. As análises realizadas de CLAE e COT do produto de degradação do PCT mostraram que a degradação do fármaco está gerando subprodutos. Avaliou-se a cinética de degradação para o fármaco e a partir dos resultados obteve-se que o sistema segue o modelo cinético de pseudo-primeira ordem. Foram realizados 3 ciclos de degradação com as fibras poliméricas, constatando que as mesmas podem ser reutilizadas sem ter que promover sua troca em um sistema. Por fim, as fibras foram caracterizadas pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA), infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Mecânica e Ângulo de Contato. Por meio dessas análises foi possível identificar a incorporação do TiO2/g-C3N4 nas fibras poliméricas, assim como suas interações com os polímeros, demonstrando mudanças na estabilidade térmica e melhora nas propriedades mecânicas e na molhabilidade da mesma após a reticulação com o ácido cítrico.

Submitted by Laís Galvão Caetano (lais.galvao@unesp.br) on 2022-09-28T01:20:42Z No. of bitstreams: 1 Tese Laís.pdf: 6301049 bytes, checksum: f4371d628a1747c722352464588c37b2 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2022-09-28T12:15:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 galvão_lc_dr_araiq_int.pdf: 6206978 bytes, checksum: be6b74648d02eb4cea0eccdc745e12ef (MD5) Made available in DSpace on 2022-09-28T12:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 galvão_lc_dr_araiq_int.pdf: 6206978 bytes, checksum: be6b74648d02eb4cea0eccdc745e12ef (MD5) Previous issue date: 2022-08-19 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Nos últimos anos, partículas com emissão por up-conversion têm atraído interesse para aplicações médicas, biológicas, fotônica e energia devido as suas propriedades espectroscópicas únicas, como excitação no infravermelho e emissão no UV-Visível. Neste trabalho, descreve-se uma síntese rápida, reprodutível e eficiente de micropartículas pelo método hidrotérmico de coprecipitação assistido por micro-ondas e estudos estruturais, morfológicos e espectroscópicos. Sob a irradiação de um laser de 980 nm, estas amostras exibiram emissão intensa no ultravioleta e azul originadas das transições eletrônicas radiativas intraconfiguracionais 4f-4f dos íons Tm3+. A partir dessa emissão, foi possível o desenvolvimento de um microtermômetro luminescente secundário para determinação de temperatura na faixa de ~304-344 K. O princípio básico deste sensor é relacionado a intensidade de luminescência (LIR) de dois níveis (1D2 → 3F4 e 1G4 → 3H6) termicamente acoplados, obteve-se ~0,64% da sensibilidade térmica relativa máxima (Sr máx) e 1,13-2,54 K da incerteza da temperatura. Na segunda parte do trabalho foi explorada a possibilidade de aplicar as propriedades de up-conversion em fotocatálise, juntamente ao TiO2, conhecido como fotocatalisador. A utilização conjunta, permite a coleta de luz em uma faixa maior de energia levando a um maior aproveitamento do espectro solar para fotocatálise heterogênea. Deste modo, o sistema responsivo à luz NIR, pode ativar transformações químicas. Como um material de suporte, aerogéis monolíticos produzidos pela metodologia sol-gel e secagem supercrítica em CO2 foram utilizados para incorporação destes materiais, formando uma rede tridimensional mesoporosa com alta área de superfície para adsorção/catálise de moléculas orgânicas. Aerogéis compósitos de TiO2/NaYbF4:Tm(0,5) 160 mg apresentaram melhor desempenho de atividade fotocatalítica para fotodegradação de corante Cristal Violeta, ou seja, 86,1% durante 7 h de iluminação com um laser de 980 nm. Na literatura científica, a fase cristalina anatase do TiO2 é considerada tendo maior desempenho na fotocatálise, porém a estabilidade térmica em 800-1000ºC deste material ainda é um grande desafio devido a conversão para rutilo e diminuição drástica da área de superfície, tornando sua aplicabilidade limitada. Perspectivas de rotas sintéticas para monitorar parâmetros e pós-tratamentos são buscados na fotocatálise. Este trabalho propõe uma estratégia simples a partir de aerogéis derivados de sílica e TiO2 para controle da fase cristalina em altas temperaturas de calcinação e estudos da sua capacidade fotocatalítica para fotodegradação de CV. Resultados demonstram que este método apresenta propriedades físico-químicas ideais para remediação ambiental, como também permite a mudança do cenário de aplicações em altas temperaturas. In recent years, up-conversion emission particles have attracted interest for medical, biological, photonics and energy applications due to their unique spectroscopic properties such as infrared excitation and UV-Visible emission. In this study, a fast, reproducible and eficient synthesis of microparticles is described by co precipitation/microwave (MW)-assisted hydrothermal method and structural, morphological and spectroscopic studies. Under 980 nm laser irradiation, these samples exhibited intense ultraviolet and blue emission originating from the 4f-4f intraconfigurational radiactive electronic transitions of the Tm3+ ions. From this issue, it was possible to develop a secondary luminescent microthermometer for temperature determination in the range of ~304-344 K. The basic principle of this sensor is related to luminescence intensity (LIR) of thermally coupled two levels (1D2 → 3F4 e 1G4 → 3H6), 0.64% of the maximum relative thermal sensitivity (Sr max) and 1.13-2.54 K of the temperature uncertainty were obtained. In the second part of the study, the possibility of applying the up-conversion properties in photocatalysis was explored, together with TiO2, known for its photocatalytic properties. The combined usage allows the collection of light in a wider range of energy, leading to a greater use of the solar spectrum for heterogeneous photocatalysis. Thus, the system responsive to NIR light, can activate chemical transformations. As a support material, monolithic aerogels produced by the sol-gel methodology and supercritical drying in CO2 were used to incorporate these materials, forming a three-dimensional mesoporous network with high surface area for adsorption of organic molecules, the crystal violet (CV) dye being chosen for this purpose. TiO2/NaYbF4:Tm(0.5) 160 mg composite aerogels presented better photocatalytic activity performance for CV photodegradation, in other words, 86.1% during 7 h of illumination with a 980 nm laser. In the scientific literature, TiO2 anatase crystalline phase is considered to have better performance in photocatalysis, but the thermal stability at 800-1000ºC of this material is still a great challenge due to its conversion to rutile and a drastic decrease in the surface area, making its applicability limited. Perspectives of synthetic routes to monitor parameters and post treatments are sought in photocatalysis. This work proposes a simple strategy from silica and TiO2 derived aerogels to control the crystalline phase at high calcination temperatures and studies of its photocatalytic capacity for CV photodegradation. Results demonstrate that this method has ideal physicochemical properties for environmental remediation, as well as allowing for changing the scenario of high temperature applications. Capes: 88887.342477/2019- 00

Dissertação de mestrado em Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 2022. Orientadora Doutora Henriqueta Louro (grupo de Toxicologia Genética do INSA) Os nanomateriais (NMs) de dióxido de titânio (TiO2) podem ser aplicados em diversas áreas, nomeadamente na indústria alimentar, o que torna a via oral uma das mais importantes vias de exposição a estes NMs. Após a ingestão, o trato gastrointestinal pode ser o primeiro local de contato com os NMs de TiO2. Vários estudos têm investigado se a exposição oral pode causar efeitos adversos locais ou sistémicos, tendo sido obtidos resultados contraditórios que poderão ser explicados através das alterações das propriedades físico-químicas que estes NMs sofrem durante o processo da digestão. O presente estudo tinha por objetivo contribuir para a avaliação do impacto celular dos NMs de TiO2, identificando perigos decorrentes da sua utilização no contexto gastrointestinal, e considerando o efeito do processo da digestão humana nas propriedades físico-químicas destes NMs. Para tal, foi avaliada a genotoxicidade de três NMs de TiO2 -o NM-102, NM-103 e o NM-105- em duas linhas celulares epiteliais intestinais, a Caco-2 e a HT29-MTX-E12, utilizando um modelo de digestão estática in vitro para simular a digestão humana destes NMs e ter em consideração eventuais modificações das características dos NMs que pudessem ocorrer durante este processo. Os resultados do ensaio do cometa convencional com uma exposição de 3h aos NMs de TiO2 (digeridos e não digeridos), realizado para a deteção de danos no DNA, revelaram que, no geral, não ocorreu um aumento relevante de quebras do DNA, embora anteriormente tenham sido observados efeitos genotóxicos com um tempo de exposição de 24h. Conclui-se, assim, que embora num período de exposição curta não ocorram efeitos genotóxicos, um período de exposição mais prolongado aos NMs de TiO2 ingeridos pode constituir um risco para a saúde humana. Relativamente ao ensaio do micronúcleo, realizado com os controlos negativos não digeridos e digeridos, verificou-se que a maior concentração do controlo negativo digerido induziu um aumento na frequência de micronúcleos, comparativamente ao controlo negativo não digerido, em ambas as linhas celulares, o que revela a influência do produto da digestão, mesmo sem NM, sugerindo a necessidade de otimizar o procedimento de digestão para futuras aplicações. Titanium dioxide nanomaterials (TiO2 NMs) can be applied in several areas, namely in the food industry, which makes the oral route one of the most important routes of exposure to these NMs. After ingestion, the gastrointestinal tract can be the first site of contact with TiO2 NMs. Many studies have investigated whether oral exposure can give rise to local or systemic adverse effects, with contradictory results that could be explained by changes in the physicochemical properties that these NMs undergo during the digestion process. The present study aimed to contribute to the assessment of the cellular impact of TiO2 NMs, identifying the dangers arising from its use in the gastrointestinal context, and considering the effect of the human digestion process on the physicochemical properties of these NMs. To this end, the genotoxicity of three TiO2 NMs -NM-102, NM-103 and NM-105- was evaluated in two intestinal epithelial cell lines, namely Caco-2 and HT29-MTX-E12, using an in vitro static digestion model to simulate the human digestion of TiO2 NMs. The results of the conventional comet assay with a 3h exposure to undigested and digested TiO2 NMs, revealed, in general, that there was no relevant increase in DNA breaks, although previously genotoxic effects have been observed with an exposure time of 24h. Therefore, it is concluded that a short period of exposure does not reveal genotoxic effects, while a longer period of exposure to ingested TiO2 NMs may present a risk to human health. Regarding the micronucleus assay performed with the undigested and digested negative controls, it was found that the higher concentration of the digested negative control induced an increase in the micronuclei frequency, compared to the undigested negative control, in both cell lines, which reveals the influence of the digestion product, even without NM, suggesting the need to optimize the digestion procedure for future applications. Este trabalho foi financiado com fundos nacionais através da FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia, I.P., no âmbito do projeto PTDC/SAU-PUB/29481/2017 e co-financiado pelo ToxOmicsCenter for Toxicogenomics and Human Health (UIDB/00009/2020; UIDP/00009/2020, FCT). N/A

Submitted by Luiz Felipe Kaezmarek Pedrini (kaezmarek.pedrini@unesp.br) on 2022-03-30T03:46:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Final.pdf: 2482691 bytes, checksum: db0f0c31f2acd2ad405fc325a86579b3 (MD5) Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2022-03-30T13:37:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrini_lfk_me_bauru.pdf: 2482691 bytes, checksum: db0f0c31f2acd2ad405fc325a86579b3 (MD5) Made available in DSpace on 2022-03-30T13:37:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrini_lfk_me_bauru.pdf: 2482691 bytes, checksum: db0f0c31f2acd2ad405fc325a86579b3 (MD5) Previous issue date: 2022-03-04 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Filmes finos possuem uma variedade de aplicações em diversos campos e tecnologias e uma multitude de formas de serem preparados para tais aplicações. O conhecimento e aplicação de diferentes métodos permite maior controle sobre as propriedades do produto final. Dentre os diversos métodos de preparação, os métodos sol-gel são simples e requerem baixo investimento em equipamento e treinamento na produção de filmes óxidos, o que torna este método interessante para preparação de filmes em diversas escalas, de industrial à acadêmica. Os resultados apresentados aqui, focaram na preparação de filmes de TiO2 , assim como heteroestruturas deste óxido acoplado a SnO2 . A literatura existente sobre esses materiais é extensa e forneceu ampla base a partir da qual foi desenvolvido o método proposto. O método proposto envolveu o controle de parâmetros como escolha de solventes, composição e concentração das fases, viscosidade, pH, velocidade de deposição, tipo de substrato, entre outros para preparação do sistema de duas fases, e o estudo dos efeitos desse método sobre as características elétricas e estruturais dos filmes produzidos são inéditos. Na aplicação de filmes de TiO2 em fotocatálise, filmes depositados pelo método proposto atingiram uma maior eficiência na degradação de azul de metileno devido a mudança em mecânismos de drenagem e à formação de canais eletrônicos em heterojunções formadas, observadas também em heteroestruturas. Investigações de filmes de TiO2 dopados com lantanídeos revelaram novo mecanismo de controle da transição anatase-rutilo assim como um aumento da energia de Urbach relacionado à presença de estados intrabandgap. O método de deposição proposto ainda complementa o método convencional com nova gama de parâmetros para elaboração e desenvolvimento em áreas de sensoriamento de gás, com melhor manipulação de sua superfície, dispositivos eletrônicos transparentes tais como transistores de efeito de campo (FETs) e capacitores. Thin films posses a variety of applications in many fields and technologies and a multitude of methods to prepare such films for these applications. The sol-gel methods have as advantages its simplicity in the production of oxide films and a lower budget requirement for equipment, becoming interesting as deposition method for films in an industrial scale as well as in academic research. The goal of this work was to study the effects and possible advantages and disadvantages of dip-coating deposition via a two-phase system, applying this proposed method to prepare TiO2 films as well as heterostructures comprised of SnO2 and TiO2 as well as explore this method as a doping procedure. The existing literature developed around these materials is extensive and provides ample base from which to experiment with the proposed method. Aiming for the development of a deposition method that may allow for greater control of thin film properties, several parameters were varied such as: solvent choice, composition and concentration of material in phases, viscosity, pH, deposition speed, substrate, and others. The study of the effects of such method in the films electrical and morphological properties is new and results have shown an increased efficiency on the photocatalitical degradation of methylene blue, with draining regimen changing without a change in deposition speed. The investigation of TiO2 thin films doped with lanthanides has shown a control mechanism in the anatase-rutile transition as well as an increase in the Urbach energy related to intrabandgap states. The proposed deposition method aims to complement the conventional deposition method with a new array of parameters to further develop areas such as gas sensing, with better surface control, and transparent electronic devices, such as field effect transistors (FETs) and capacitors. 2019/00683-7

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Excessive exposure to the ultraviolet rays is the leading cause of skin cancer in the world. One of the most effective ways to prevent the harmful effects of exposure to sunlight is with the proper use of sunscreens. In this sense, sunscreens based on inorganic actives based on TiO2 nanoparticles, offer advantages such as the low potential to cause allergies and, even when associated with the incorporation of other substances of interest, become multifunctional cosmetic. Thus, this work aims to develop multifunctional photoprotective formulations from nanostructured systems composed of TiO2 and ucuuba butter, as it has antifungal, antibacterial, and anti-inflammatory properties, in addition to high moisturizing potential. The formulations were prepared using ternary mixtures of water, ucuuba butter (oily phase), and Tween 80 (surfactant), in different proportions, in order to evaluate the effects of butter on the liquid crystal structure and on the occlusive capacity of the emulsified systems. Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) analysis showed the formation of liquid-crystalline structures in the formulations, with cubic and hexagonal mesophases. The flow rheological analysis showed that the formulation had a pseudoplastic character, with a low degree of rheopexy being observed for the sample with 40% of surfactant. The oscillatory test showed that the increase in the amount of oil phase tends to form gel-like structures. The results of the stability tests showed that there is a change in the behavior of the system with the addition of TiO2 nanoparticles, due to the interaction of the existing charges. The occlusion study suggested that increasing the amount of oil phase and the addition of TiO2 nanoparticles provides a greater occlusive effect to the formulations. Thus, the present work allowed us to obtain promising nanostructured systems for the production of a multifunctional sunscreen. A exposição excessiva aos raios ultravioletas é a principal causa de câncer de pele no mundo. Uma das maneiras mais eficazes de se prevenir contra os efeitos nocivos da exposição aos raios solares é com o uso apropriado de protetores solares. Nesse sentido, os filtros solares baseados em ativos inorgânicos a base de nanopartículas de TiO2 oferecem vantagens como baixo potencial de causar alergias e ainda quando associado a incorporação de outras substâncias de interesse, tornam-se produtos cosméticos multifuncionais. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver formulações fotoprotetoras multifuncionais a partir de sistemas nanoestruturados compostos por TiO2 e manteiga de ucuuba, visto que esta apresenta propriedades antifúngicas, antibacterianas e antiinflamatórias, além de alto potencial hidratante. As formulações foram preparadas por meio de misturas ternárias de água, manteiga de ucuuba (fase oleosa) e Tween 80 (tensoativo), em diferentes proporções, a fim de avaliar os efeitos da manteiga na estrutura líquido-cristalina e na capacidade oclusiva dos sistemas emulsionados. As análises de Espalhamento de Raios X a baixo ângulo (SAXS) evidenciaram a formação de estruturas líquido-cristalinas nas formulações, com mesofases cúbicas e hexagonal. As análises reológicas de fluxo demostraram que as formulações apresentaram caráter pseudoplástico, sendo observado baixo grau de reopexia para a amostra com 40% de tensoativo. Os ensaios oscilatórios evidenciaram que o aumento da quantidade de fase oleosa tende a formar estruturas semelhantes a gel. Os resultados dos testes de estabilidade demonstraram que ocorre alteração no comportamento do sistema com a adição das nanopartículas de TiO2, devido à interação das cargas existentes. Os estudos de oclusão sugeriram que o aumento da quantidade de fase oleosa e a adição das nanopartículas de TiO2 proporcionam maior efeito oclusivo as formulações. Dessa forma, o presente trabalho permitiu obter sistemas nanoestruturados promissores para produção de formulações fotoprotetoras multifuncionais. São Cristóvão

Células a combustível a etanol direto (DEFCs) são eficientes dispositivos para a conversão de energia química em energia elétrica. DEFC operam a baixas temperaturas, e um ânodo, um cátodo e um eletrólito são os principais constituintes. Em meio alcalino, eletrocatalisadores, responsáveis pela promoção de reações anódicas e catódicas, geralmente são compostos de paládio (Pd) suportado em carbono. Outros materiais têm sido estudados para tornar a reação de oxidação do etanol (EOR) mais eficiente, como por exemplo TiO2, devido à sua excelente resistência à corrosão quando comparado a outros materiais, como o carbono, aumentando a performance e durabilidade das DEFC. Neste trabalho, o uso do TiO2 comercial como suporte alternativo para catalisadores baseados em Pd aplicado à EOR foi avaliado. Os materiais foram sintetizados a partir do método de impregnação/redução, e a atividade catalítica foi analisada por meio caracterizações estruturais e eletroquímicas. Foram realizadas medidas de difração de raios X, voltametria cíclica e cronoamperometria, com o objetivo de determinar o desempenho frente à EOR. Para o tamanho de cristalito, foram obtidos valores de 17 nm para o eletrocatalisador Pd/C, e 27 nm para Pd/TiO2, e área eletroquimicamente ativa do Pd/TiO2 aproximadamente 10 vezes menor do que do Pd/C. Com relação à atividade catalítica na voltametria cíclica, constatou-se que os catalisadores suportados em TiO2 apresentaram desempenho análogo aos suportes de carbono, apesar de o uso desse suporte possivelmente implicar na formação de mais espécies carbonáceas intermediárias. De acordo com os resultados obtidos, foi concluído que dióxido de titânio comercial pode ser utilizado como suporte em eletrocatalisadores à base de paládio, e que sua aplicação é adequada como material alternativo em células a combustível a etanol direto. Direct Ethanol Fuel Cells (DEFC) are efficient converters of chemical energy into electrical energy. DEFC operate at low temperatures, and an anode, a cathode and an electrolyte are the main constituents. In alkaline media, electrocatalysts – responsible for promoting anodic and cathodic reactions – are usually composed by palladium supported on carbon. Other materials have been studied to make the ethanol oxidation reaction (EOR) more efficient, such as TiO2, due to its excellent corrosion resistance when compared to other materials such as carbon, increasing the performance and durability of DEFCs. In this work, the use of commercial TiO2 as an alternative support for Pd-based catalysts for EOR was evaluated. The materials were synthesized using the impregnation/reduction method, and the catalytic activity was analyzed through structural and electrochemical characterizations. Measurements of X-ray diffraction, cyclic voltammetry and chronoamperometry were carried out in order to determine the catalyst performance towards the EOR. For the crystallite size, values of 17 nm were obtained for the Pd/C electrocatalyst, and 27 nm for Pd/TiO2, and the electrochemically active surface area of Pd/TiO2 was approximately 10 times smaller than that of Pd/C. Regarding the catalytic activity in cyclic voltammetry, it was found that the catalysts supported on TiO2 presented similar performance to carbon supports, although the use of this support possibly implies the formation of more intermediate carbonaceous species. According to the obtained results, it was concluded that commercial titanium dioxide can be used as support in palladium-based electrocatalysts, and that its application is suitable as an alternative material in direct ethanol fuel cells.

Orientador: Edson Tomaz Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: A introdução de substâncias em um meio, provocando desequilíbrio em sua forma natural é denominada poluição. Tal desequilíbrio pode ter efeitos nocivos ao ecossistema. A evolução da indústria, o crescimento populacional e o uso de combustíveis fósseis resultam em crescente concentração de compostos orgânicos voláteis (COVs) na atmosfera. Nesse contexto, tais compostos podem trazer prejuízos à saúde humana, além de ter efeito odorizante. Alguns métodos para o tratamento dos COVs requerem muita energia, pois ocorrem a altas temperaturas e outros não resolvem completamente o problema, pois apenas transferem o composto de fase, necessitando de tratamentos posteriores. A fotocatálise na presença de dióxido de titânio (TiO2) tem sido estudada para a decomposição dos COVs em correntes gasosas de baixa concentração com sucesso e ainda apresenta oportunidades, pois os sistemas fotocatalíticos apresentam desativação para alguns compostos e há busca por aumento de rendimento. Este projeto tem como objetivo estudar os efeitos de diferentes concentrações de ozônio e áreas disponíveis de dióxido de titânio em um sistema fotocatalítico. A eficiência na degradação de traços de n-octano (100 ppmv) em fase gasosa foi avaliada com foco em menores tempos de permanência no reator. As concentrações de ozônio no sistema experimental variaram entre 0 e 2% ppmv e a cobertura superficial do tubo de quartzo presente no reator variou entre 70 e 100%. Para tempos espaciais elevados, a variação da área e a adição de ozônio não trouxeram ganhos significativos para a conversão do COV. Para tempos espaciais reduzidos, foi possível verificar que a área total disponível de catalisador é um fator relevante para o aumento da conversão. O uso de diferentes configurações com menor quantidade de recobrimento aliados ao uso de ozônio podem trazer a conversões elevadas, sendo 90% de recobrimento do tubo de quartzo interno e 2% de adição de ozônio a melhor configuração alternativa encontrada. Neste projeto foi avaliada a distribuição de ozônio e também a conversão do contaminante ao longo do reator estudado. Os resultados indicam que todo o volume do reator foi utilizado para a degradação do n-octano. Palavras-Chave: fotocatálise heterogênea, compostos orgânicos voláteis, ozônio, dióxido de titânio; alcanos, n-octano Abstract: The introduction of substances into the atmosphere causing an imbalance in its natural form is called pollution and might lead to harmful effects on the ecosystems and also on human health. The industry evolution, population growth and the use of fossils result in an increasing concentration of volatile compounds (VOCs) in the atmosphere. Some VOCs treating methods are energy-intensive and others, such as adsorption, do not completely solve the problem, as they only transfer the compound to another phase, requiring posteriorly other types of treatment. Photocatalysis in the presence of titanium dioxide (TiO2) has been studied for the decomposition of VOCs in low-concentration gas streams with success, however it still presents opportunities, as the system is deactivated by some compounds and there is still the need to increase the process yield. This work aims to study the effects of different ozone concentrations and available areas of titania dioxide in an O3//TiO2/UV system. The degradation efficiency of n-octane traces (100 ppmv) in the gas phase was evaluated with a focus on shorter space times in the reactor. Ozone concentrations in the experimental system varied between 0 and 2% ppmv, while the quartz tube surface area present in the reactor varied between 70 to 100%. For high space times, area variation and ozone addition do not bring significant gains for VOC conversion. For reduced space times, it is possible to observe that the total available area of catalyst is a relevant factor for the increase in conversion. The use of different configurations with a lower amount of coating combined with the use of ozone, however, can bring similar and equally effective conversions. Among all alternatives, 90% coating of the inner quartz tube and 2% ozone addition was the best alternative configuration found. In this project, the distribution of ozone and also the conversion of the contaminant along the studied reactor were evaluated. The results indicate that the entire reactor volume was used for n-octane degradation. Keywords: heterogeneous photocatalysis; volatile organic compound; ozone; titanium dioxide; alkane; n-octane Mestrado Engenharia Química Mestra em Engenharia Química

Orientador: Americo Bortolazzo Correr Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: O objetivo neste estudo foi investigar a eficácia de filmes de diamante e de dióxido de titânio contra biofilmes de Streptococcus mutans (S. mutans), depositados em superfícies metálicas compatíveis com acessórios ortodônticos. Para isso, foram utilizados os tratamentos experimentais com filme de diamante CVD (DCVD) depositados via CVD (Chemical Vapor Deposition) e filme de dióxido de titânio (TiO2) depositados pelo Sputtering System. Para a avaliação do DCVD foram utilizados braquetes metálicos (Roth Max 0,022 polegadas, Morelli-BR) e para avaliação do TiO2 foram utilizados discos em aço inox 304 (10 mm de diâmetro e 2 mm de espessura), polidos e esterilizados. Os braquetes e os discos foram divididos em 2 grupos: sem tratamento (controle) e com tratamento (DCVD) ou (TiO2). Os filmes (DCVD e TiO2) foram caracterizados por espectroscopia Raman, microscopia de força atômica (AFM), difração de raios X (XRD), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e molhabilidade; para o filme de TiO2 também foi realizada a análise eletroquímica. Culturas overnight de S. mutans (UA159) foram incubadas a 37°C em condições microanaeróbicas por 24 h, 48 h, 72 h e 7 dias. Os biofilmes foram analisados por coloração de cristal violeta (CV), contagem de unidades formadoras de colônias (CFU), ensaio de atividade metabólica (XTT), microscopia confocal de varredura a laser (CSLM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV); para os filmes de DCVD, também foi realizada análise por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados mostraram que os filmes de DCVD e TiO2, eram homogêneos e com fases cristalinas. O DCVD apresentou rugosidade quadrática média (RMS) maior do que o controle; no entanto, apresentou característica hidrofóbica. O filme de TiO2 exibiu menor rugosidade e maior característica hidrofóbica que o controle, e resistência ao processo corrosivo. O biofilme tratado com DCVD apresentou formação de maior massa de biofilme, mas com menor viabilidade bacteriana. As imagens de MEV, CLSM e a análise quantitativa confirmam esses resultados e as imagens de MET mostraram alterações morfológicas significativas nas estruturas celulares bacterianas na presença de DCVD. Os biofilmes tratados com TiO2 apresentaram menor crescimento e desenvolvimento do biofilme comparado ao controle para todos os tempos observados, sendo mais efetivos nos tempos de 24h, 48hs. As imagens de MEV, CLSM e a análise quantitativa confirmam esses resultados. Conclui-se que as películas de DCVD e TiO2 foram depositadas de modo eficiente e que os tratamentos com DCVD e TiO2 foram eficazes na inativação do S. mutans Abstract: The aim of this study was to investigate the effectiveness of diamond and titanium dioxide films against Streptococcus mutans (S. mutans) biofilms deposited in orthodontic fixtures. Experimental treatments were used with CVD diamond film (DCVD) deposited via CVD (Chemical Vapor Deposition) and titanium dioxide film (TiO2) deposited by the Sputtering System. For the evaluation of CVD, metallic brackets (Roth Max 0.022 inches, Morelli-BR) were used and for the evaluation of TiO2 304 stainless steel discs (10 mm in diameter and 2 mm thick), polished and sterilized were used. Discs and brackets were divided into 2 groups: untreated (control) and treated (CVD) or (TiO2). The films (DCVD and TiO2) were characterized by AFM (roughness), Raman, XPS, XRD and wettability; for the TiO2 film, electrochemical analysis was also performed. Overnight cultures of S. mutans (UA159) were incubated at 37°C under anaerobic conditions for 24 h, 48 h, 72 h and 7 days. Biofilms were analyzed by crystal violet staining (CV), colony forming unit count (CFU), metabolic activity assay (XTT), confocal electron microscopy (CSLM) and scanning electron microscopy (SEM); for the DCVD films, transmission electron microscopy (TEM) analysis was also performed. The results showed that the films of DCVD and TiO2 were homogeneous and with crystalline phases. The CVD showed a mean square roughness (RMS) greater than the control; however, it presented a hydrophobic characteristic. The TiO2 film exhibited less roughness and greater hydrophobic characteristics than the control, and resistance to corrosive process. The biofilm treated with CVD showed formation of greater biofilm mass, but with lower bacterial viability. SEM, CLSM and quantitative analysis confirm these results and TEM images showed significant morphological changes in bacterial cell structures. Biofilms treated with TiO2 showed lower biofilm growth and development compared to the control, for all times observed, being more effective at times of 24h and 48h. SEM, CLSM and quantitative analysis images confirm these results. It is concluded that treatments with CVD and TiO2 were effective in inactivating S. mutans, suggesting their use as coverage strategies for orthodontic accessories to prevent caries during orthodontic treatment Doutorado Materiais Dentários Doutora em Materiais Dentários CNPQ 870380/1997-4

Orientadores: Watson Loh, Juliana da Silva Bernardes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Entre as muitas aplicações que a celulose nanofibrilada (NFCs) vem ganhando nos últimos anos, com certeza, a estabilização de emulsões de Pickering é uma das mais promissoras. Devido à sua estrutura química repleta de grupos -OH, inúmeros grupos funcionais podem ser inseridos na superfície da celulose, permitindo a estabilização de vários tipos de emulsões. Desse modo, este trabalho visa explorar a influência de modificações superficiais na NFC oriunda do bagaço de cana-de-açúcar e sua capacidade de estabilizar emulsões de Pickering. No primeiro estudo, realizou-se a cationização na polpa de celulose, utilizando cloreto de glicidiltrimetrimetilamônio (GTMAC) em dois graus de cationização (GTMAC:glucose = 2:1 e 10:1). O desempenho na estabilização de emulsões foi comparado entre as NFCs catiônicas e suas análogas de carga oposta, as NFCs oxidadas. As emulsões com NFCs catiônicas tiveram uma estabilidade macroscópica de mais de 1 ano, enquanto que aquelas estabilizadas por NFCs oxidadas apresentaram separação de fase em menos de 1 dia. O desempenho das NFCs catiônicas na estabilização dessas emulsões foi explicado por dois mecanismos: complexação eletrostática na interface óleo-água e aumento da viscosidade na fase contínua. No segundo estudo, as NFCs catiônicas e oxidadas foram empregadas na estabilização de suspensões de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2NPs) e essas misturas posteriormente foram utilizadas para estabilizar emulsões. Nesse caso, houve apenas uma pequena diferença de desempenho entre as NFCs, que devido ao grande aumento da viscosidade na fase contínua, puderam fornecer uma estabilidade macroscópica de mais de 2 meses em todos os sistemas estudados. Os estudos realizados nesta tese demonstraram o potencial de aplicação das NFCs tanto na estabilização de emulsões do tipo O/W quanto na estabilização de dispersões de TiO2NPs Abstract: Among all the applications which nanofibrillated cellulose (NFCs) has been gaining in the recent years, certainly, the stabilization of Pickering emulsions is one of the most promising. Due to its chemical structure full of -OH groups, numerous functional groups can be inserted into the cellulose surface, allowing the stabilization of various types of emulsions. Thus, this work aims to explore the influence of surface modifications on NFC from sugarcane bagasse and its ability to stabilize Pickering emulsions. In the first study, the cationization reaction was performed on the cellulose pulp, using glycidyltrimetrimethylammonium chloride (GTMAC) in two degrees of cationization (GTMAC:glucose = 2:1 and 10:1). The performance of emulsion stabilization was compared between cationic NFCs and their oppositely charged analogue, the oxidized NFCs. Emulsions with cationic NFCs had a macroscopic stability of more than 1 year, while those stabilized by oxidized NFCs showed phase separation in less than a day. The performance of cationic NFCs in stabilizing these emulsions was explained by two mechanisms: electrostatic complexation at the oil-water interface and increased viscosity in the continuous phase. In the second study, cationic and oxidized NFCs were used to stabilize titanium dioxide nanoparticles (TiO2NPs) suspensions and these mixtures were used to stabilize emulsions. In this case, there was just a slight difference in the performance between the NFCs, being the large increase in viscosity in the continuous phase the responsible to provide a macroscopic stability of more than 2 months in all the systems studied. The studies carried out in this thesis demonstrated the potential application of NFCs both in the stabilization of O/W emulsions and in the stabilization of dispersions of TiO2NPs Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências CAPES 88882329195/2019-01

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica, A presente dissertação de mestrado resulta do estágio que decorreu na empresa Imperial – Produtos Alimentares, S.A., em Vila do Conde. O tema enquadrou-se na pesquisa de produtos alternativos ao dióxido de titânio (E171), atualmente utilizado na produção de drageados na empresa. Ao longo dos últimos anos, o aditivo E171 tem vindo, na União Europeia, a ser estudado e avaliado no que se refere à segurança para utilização em alimentos, estando, neste momento, a ser equacionada a sua proibição. Este encontra-se presente em alguns produtos, nomeadamente nas Pintarolas, os famosos centros de chocolate revestidos por uma capa de açúcar e coloridos, que todas as crianças de Portugal devem ter provado. Para responder a esta questão, foi efetuada uma pesquisa junto dos diversos fornecedores existentes no mercado sobre as opções existentes para substituir este aditivo alimentar, assegurando que não tenham impacto na formulação inicial, e que permitam manter as características do produto. Tendo sido avaliados sete produtos alternativos, efetuaram-se testes das opções mais viáveis, quer a nível laboratorial, quer a nível industrial. À escala laboratorial foram testadas as opções A e F e a nível industrial testou-se dragear os centros apenas com a capa de açúcar sem qualquer adição de corante, assim como o produto alternativo B, uma vez que foram as duas opções economicamente mais favoráveis. A opção B acabou por ser o produto alternativo aprovada internamente por corresponder da maneira mais adequada aos critérios definidos para encontrar uma alternativa à aplicação do dióxido de titânio., This master's thesis results from the internship that took place at the company Imperial – Produtos Alimentares, S.A., in Vila do Conde. The topic was about the search for alternatives to titanium dioxide, which is used to produce some of this company's dragees. Over the past few years, this additive has been studied and evaluated in the European Union with regard to its safety for use in food, and the ban on its use is currently being considered. The E171 is present in some products, namely in Pintarolas, the famous chocolate centers coated with a layer of sugar and colored, that every child in Portugal must have tasted. Thus, it was necessary to carry out a survey among the various suppliers on the market for existing and tested options that can replace this food additive, without major impact on the initial formulation, thus maintaining the characteristics of this product. After evaluating the seven alternatives found, several tests were carried out on the most viable options, both at the laboratory and at the industrial level. At the laboratory scale, options A and G were tested and at industrial level, it was tested to drag the centers only with the sugar coat without any addition of coloring, as well as option B, since they were the two most economically favorable options. To conclude, option B turned out to be the alternative internally approved because it best matched the established criteria for a titanium dioxide replacer.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Os produtos farmacêuticos e de cuidado pessoal são cada vez mais difíceis de remover através dos métodos convencionais de tratamento de efluentes. Assim sendo, neste trabalho, foram sintetizados e utilizados fotocatalisadores de dióxido de titânio dopado de forma a estudar-se a eficiência de degradação de fármacos sob ação da luz solar. Estudou-se também a importância da existência de um núcleo superparamagnético de óxido de ferro em alguns dos fotocatalisadores sintetizados, de forma a facilitar a sua separação do meio líquido. As duas técnicas de síntese utilizadas foram sol-gel e microemulsão, respetivamente, para o dióxido de titânio (dopado e não dopado) e para o óxido de ferro. Após revisão da literatura, os estudos iniciais envolveram o desenvolvimento dos fotocatalisadores nanoestruturados de dióxido de titânio dopado com cobre, magnésio e prata, tendo-se utilizado para tal nitratos destes metais no protocolo experimental de síntese da titânia. Utilizaram-se também duas temperaturas de calcinação: 400 e 500 ºC. Os materiais sintetizados com estes dopantes individuais ou combinados foram caracterizados quanto às suas propriedades óticas, estruturais e magnéticas e foram avaliadas as suas propriedades fotocatalíticas para degradação do poluente estudado ao longo da dissertação, o sulfametoxazol (SMX). Através da análise de espectroscopia de refletância difusa, foram selecionadas as nanoestruturas a usar na fotocatálise através do valor de energia de band gap obtido: TiO2 400 ºC, 0,2Cu/TiO2 400 ºC, 0,2Cu/IO@SiO2 _P1@TiO2 400 ºC, TiO2 500 ºC, 0,2Cu/TiO2 500 ºC, 0,2Mg/TiO2 500 ºC, 0,3Ag/TiO2 500 ºC, 0,2Cu0,2Mg/TiO2 500 ºC, 0,2Cu0,2Mg/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC, 0,2Cu0,2Mg0,3Ag/TiO2 500 ºC e 0,2Cu0,2Mg0,3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC. Os coeficientes associados às transições eletrónicas n=1/2 ou n=2 foram os selecionados para análise, tendo em conta a E g obtida para os catalisadores comercial (Degussa P25), TiO2 400 ºC e TiO2 500 ºC (valores entre 3,1 e 3,4 eV). Do estudo UV-vis de degradação sob luz solar concluiu-se que os resultados obtidos ficaram bem aquém do esperado, visto que, de uma forma geral, as percentagens de degradação do SMX foram bastante baixas nos dois dias de exposição. Contudo, o catalisador dopado 0,2Mg/TiO2 500 ºC foi o que apresentou melhores resultados de degradação, na ordem dos 52% e 87%, respetivamente, com uma constante cinética de iiik=0,003 min -1 . Pela técnica de HPLC fez-se a identificação de fotoprodutos e intermediários assim como o estudo da foto transformação do sulfametoxazol. Os materiais sujeitos a difração raios-X apresentaram um tamanho médio de cristalito nunca superior a 130 nm. Os catalisadores TiO2 500 ºC, 0,2Cu/TiO2 500 ºC e 0,2Cu0,2Mg0,3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC apresentaram maior tamanho de cristalito para a anatase (39,8 nm; 40,1 nm e 36,2 nm, respetivamente) face ao catalisador comercial. No caso da fase cristalina rutilo, o 0,2Mg/TiO2 500 ºC foi o material com valor mais elevado (126,6 nm). Pelas micrografias obtidas por SEM, dos três dopantes, o que melhor integrou as amostras foi o cobre, seguido da prata e por fim, o magnésio, quando isolados. O catalisador 0,2Mg/TiO2 500 ºC foi o que obteve uma estrutura mais similar em relação ao catalisador comercial. No caso da amostra 0,2Cu0,2Mg0,3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC, os dopantes encontram-se todos na mesma quantidade mássica no fotocatalisador. A análise de VSM confirmou que a magnetização de saturação do material 0,2Cu0,2Mg0,3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC foi de 4,4 emu/g a 2 K e 0,7 emu/g a 300 K. Através da representação gráfica da magnetização em função do campo magnético, concluiu-se que a nanoestrutura apresentava comportamento superparamagnético a 300 K. A temperatura de bloqueio obtida pelas curvas FC e ZFC foi de 80 K. Pharmaceuticals and personal care products are increasingly difficult to remove through conventional effluent treatment methods. Therefore, in this work, photocatalysts of doped titanium dioxide were synthesized and used to study the degradation efficiency of drugs under the action of sunlight. We also studied the importance of the existence of a superparamagnetic core of iron oxide in some of the synthesized photocatalysts, to facilitate its separation from the liquid medium. The two synthesis techniques used were sol-gel and microemulsion, respectively, for titanium dioxide (doped and non-doped) and for iron oxide. After reviewing the literature, the initial studies involved the development of nanostructured photocatalysts of titanium dioxide doped with copper, magnesium, and silver, having been used for such nitrates of these metals in the experimental protocol of synthesis of titanium. Two calcination temperatures were also used: 400 and 500 ºC. The materials synthesized with this individual or combined dopants were characterized for their optical, structural, and magnetic properties, and their photocatalytic properties were evaluated for degradation of the pollutant studied throughout the dissertation, sulfamethoxazole (SMX). Through the analysis of DRS, the nanostructures to be used in photocatalysis were selected through the bandgap energy value obtained: TiO2 400 ºC, 0.2Cu/TiO2 400 ºC, 0.2Cu/IO@SiO2 _P1@TiO2 400 ºC, TiO2 500 ºC, 0.2Cu/TiO2 500 ºC, 0.2Mg/TiO2 500 ºC, 0.3Ag/TiO2 500 ºC, 0.2Cu0.2Mg/TiO2 500 ºC, 0.2Cu0.2Mg/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC, 0.2Cu0.2Mg0.3Ag/TiO2 500 ºC and 0.2Cu0.2Mg0.3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC. The coefficients associated with electronic transitions n=1/2 or n=2 were those selected for analysis, considering the E g obtained for commercial catalysts (Degussa P25), TiO2 400 ºC, and TiO2 500 ºC (values between 3.1 and 3.4 eV). From the UV-vis study of degradation under sunlight, it was concluded that the results obtained were well below the expected, given that, in general, the percentages of SMX degradation were quite low in the two days of exposure. However, the doped catalyst 0.2Mg/TiO2 500 ºC showed the best degradation results, in the order of 52% and 87%, respectively, with a kinetic constant of k=0.003 min -1. The HPLC technique identified photoproducts and intermediates as well as the study of the photo transformation of sulfamethoxazole. The materials subjected to XRD presented an average crystalline size never exceeding 130 nm. The catalysts TiO2 500 ºC, 0.2Cu/TiO2 500 ºC and 0.2Cu0.2Mg0.3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC presented higher crystalline size for anatase (39.8 nm; 40.1 nm and 36.2 nm, respectively) compared to the commercial catalyst. In the case of the rutile crystalline phase, the 0.2Mg/TiO2 500 ºC was the material with the highest value (126.6 nm). By the micrographs obtained by SEM, of the three dopants, the best-integrated samples were copper, followed by silver, and finally, magnesium, when isolated. The catalyst 0.2Mg/TiO2 500 ºC was the one that obtained a more similar structure in relation to the commercial catalyst. In the case of the sample 0.2Cu0.2Mg0.3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC, the dopants are all in the same mass amount in the photocatalyst. The VSM analysis confirmed that the saturation magnetization of the material 0.2Cu0.2Mg0.3Ag/IO@SiO2 _P2@TiO2 500 ºC was 4.4 emu/g at 2 K and 0.7 emu/g at 300 K. Through the graphic representation of magnetization as a function of the magnetic field, it was concluded that the nanostructure presented superparamagnetic behavior at 300 K. The blocking temperature obtained by the FC and ZFC curves was 80 K. FCT

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Além de ser largamente utilizado em diversos setores da indústria moderna, o dióxido de titânio (TiO2) tem despertado grande interesse tecnológico, sendo vislumbrado como um componente no desenvolvimento de materiais autolimpantes. Diversas são as propriedades que influenciam a capacidade autolimpante de um recobrimento, dentre as quais se destacam uma superfície com molhabilidade adequada, além de uma efetiva atividade fotocatalítica, permitindo um melhor aproveitamento do espectro de radiação solar. Estratégias promissoras na busca pela adequação dessas propriedades morfológicas e estruturais podem envolver a modificação do TiO2 com metais, bem como a funcionalização de sua superfície. A fim de modular a molhabilidade do material final, foi realizada a síntese de filmes finos de TiO2 modificados com dois tipos de polidimetilsiloxanos (PDMS) diferentes, e por meio de duas rotas de modificação distintas. As amostras obtidas foram caracterizadas quanto a sua estrutura, morfologia, propriedades ópticas e de superfície. Variações significativas na molhabilidade e rugosidade foram observadas em alguns casos. Por exemplo, a amostra calcinada a 400 °C, após ser modificada com PDMS de terminação vinílica, teve seu ângulo de contato alterado de 29° para 124°, além de apresentar expressivo aumento de rugosidade, e uma funcionalização não uniforme ao longo da superfície do filme. Isso permitiu que esse recobrimento apresentasse caráter hidrofóbico e fotocatalítico simultaneamente, o que é bastante desejável. Na tentativa de alterar a região de absorção de radiação do TiO2 para energias menores, foram preparados filmes finos de TiO2 modificados com diferentes concentrações de CrCl3. Após a caracterização estrutural, morfológica, óptica, mecânica e de superfície desses filmes, observou-se que a adição de Cr3+ ao sistema causou modificação significativa nas propriedades do material final. A amostra calcinada a 500 °C e contendo 10% mol de Cr apresentou considerável diminuição no valor de band gap, atingindo valores correspondentes à região de radiação visível. A preparação de um filme do TiO2 modificado conjuntamente com CrCl3 e PDMS de terminação vinílica também foi realizada, permitindo a preparação de um recobrimento superhidrofóbico e potencialmente fotocatalítico. Foi realizada também a preparação de filmes finos de TiO2 modificados com dois tipos de precursores de molibdênio diferentes, em diferentes concentrações. Esse estudo se deu de modo a avaliar o impacto do tipo de precursor de molibdênio nas propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e de superfície das amostras preparadas. Observou-se que todos os filmes apresentaram superhidrofilicidade mesmo sob luz visível, e que as propriedades estruturais, ópticas e morfológicas se mostraram distintas, a depender do precursor de molibdênio utilizado. Besides being widely used in several segments of modern industry, titanium dioxide (TiO2) has aroused great technological interest, being envisaged as a component of materials used as self-cleaning coatings. Several properties influence the self-cleaning ability of a coating, but a surface with acceptable wettability and an effective photocatalytic activity, allowing a better use of the entire spectrum of solar radiation, are determining factors in the development of a good self-cleaning surface. Promising strategies in the search for the adequacy of these morphological and structural properties may involve the TiO2 modification with metals, as well as the functionalization of its surface. With the purpose of modulating the wettability of the final material, synthesis of TiO2 thin films modified with two different types of polydimethylsiloxanes (PDMS), and through two distinct modification routes, was carried out. The samples obtained were characterized in terms of their structure, morphology, optical and surface properties. Significant variations in wettability and roughness were observed in some cases. For example, the sample calcined at 400 °C, after being modified with the vinyl-terminated PDMS, had its contact angle changed from 29° to 124°, in addition to presenting a significant increase in roughness, and a non-uniform functionalization along the surface of the film. This allowed this coating to be simultaneously hydrophobic and photocatalytic, which is very desirable.In order to modify the region of titanium dioxide radiation absorption to lower energies, TiO2 thin films modified with CrCl3 different concentrations were prepared. After structural, morphological, optical, mechanical and surface characterization of these films, it was observed that the insertion of Cr3+ to the system caused a significant modification in the properties of the final material. The sample calcined at 500 °C and containing 10% mol Cr showed a pronounced decrease in the band gap, reaching values corresponding to the region of visible radiation. The preparation of a TiO2 film simultaneously modified with CrCl3 and vinyl-terminated PDMS was also carried out, allowing the preparation of a superhydrophobic and potentially photocatalytic coating. The preparation of TiO2 thin films modified with two different types of molybdenum precursors was also carried out, in order to assess the impact of the type of molybdenum precursor on the structural, morphological, optical and surface properties of the prepared samples. It was observed that all films showed superhydrophilicity even under visible light, and that the structural, optical and morphological properties were different, depending on the molybdenum precursor used.

O dióxido de titânio (TiO2) é um óxido metálico, amplamente encontrado na natureza, biologicamente inerte em humanos e animais e muito utilizado devido sua capacidade fotocatalítica e sua capacidade de oferecer brancura e opacidade. Com o advento da nanotecnologia, nos últimos anos, o uso do TiO2 na forma de nanopartícula (NP) cresceu consideravelmente. Esse nanomaterial vem sendo utilizado como aditivo em tintas, na produção de papel, borracha, medicamentos, produtos alimentícios e cosméticos. Em consequência do aumento da utilização e do crescimento da produção das nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2NPs), há maior liberação dessas nanopartículas no meio ambiente e, com isso, se intensificam as preocupações em relação ao potencial tóxico desses nanomateriais nos ecossistemas, surgindo a necessidade de conhecer seu comportamento e seus riscos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial citogenotóxico de nanopartículas de dióxido de titânio no modelo vegetal Lactuca sativa L. (Asteraceae). Para isso, as TiO2NPs (JRCNM01001a, União Europeia) foram caracterizadas por Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e pelo Potencial Zeta para identificarmos o tamanho hidrodinâmico, o índice de polidispersão e a carga superficial. Em seguida, foram realizados ensaios para análise de fitotoxicidade, citotoxicidade e genotoxicidade. Para os experimentos, sementes de Lactuca sativa L. foram submetidas à germinação em placas de petri contendo TiO2NPs nas concentrações de 10; 100 e 1000 µg/mL, por 72h, a 25ºC e no escuro. Os dados da fitotoxicidade, citotoxicidade e genotoxicidade foram analisados estatisticamente por ANOVA e as médias comparadas por teste Tukey, valores de p

Neste trabalho foi realizado um estudo envolvendo a síntese e caracterização de nanopartículas de TiO2 dopadas por nitrogênio (TiO2-N), as quais foram posteriormente utilizadas como precursoras para a síntese de nanopartículas de SrTiO3 dopadas por nitrogênio (SrTiO3-N). Na primeira etapa foram testadas diferentes rotas para obtenção das nanopartículas de TiO2-N usando como precursores isopropóxido e butóxido de titânio e NH4OH, além de agentes complexantes (etilenoglicol e PVP) com o objetivo de obter materiais com diferentes níveis de dopagem e de cristalinidade. Na segunda etapa as amostras de TiO2-N foram misturas com Sr(OH)2 e submetidas a rota hidrotermal para obtenção de nanopartículas de SrTiO3-N. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, espectroscopias UV-Vis, Raman, no infravermelho e de fotoelétrons excitados por raios-X. As nanopartículas de SrTiO3-N foram aplicadas para produção de H2 através de fotólise da água. Os resultados obtidos na primeira etapa do trabalho mostram que nanopartículas de TiO2-N obtidas de butóxido são maiores que as obtidas de isopropóxido. Adicionalmente foi observada que nanopartículas de TiO2-N obtidas de butóxido e NH4OH apresentam fase anatase mais estável. Na segunda etapa que envolveu a produção de perovskitas SrTiO3-N foi observado que TiO2-N sem tratamento térmico, independentemente do modo de obtenção é um bom precursor para SrTiO3-N, por outro lado foi observado que precursores de TiO2-N com alta cristalinidade não resultaram na formação de SrTiO3-N. Análises de UV-Vis e XPS indicam que a concentração de dopante é dependente da rota de síntese. Os resultados sugerem ainda que ao se utilizar como precursor nanopartículas de TiO2-N amorfas ou anatase com baixa cristalinidade a formação das nanopartículas de SrTiO3-N ocorre pelo mecanismo de dissolução e precipitação. Resultados mostram que o SrTiO3-N possibilitou a produção de H2 através da fotólise da água. In this work, a study was realized involving synthesis and characterization of nitrogen doped TiO2 nanoparticles (TiO2-N), were used as a precursor for the synthesis of nitrogen doped SrTiO3 nanoparticles (SrTiO3-N). In the first moment, different routes were tested to obtain TiO2-N nanoparticles using isopropoxide and titanium butoxide and NH4OH as precursors, in addition to complexing agents (ethylene glycol and PVP) in order to obtain materials with different levels of doping and crystallinity. In the second moment with TiO2-N samples, mixtures were made using Sr(OH)2 and subjected to a hydrothermal route to obtain SrTiO3- N nanoparticles. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, UV-Vis, Raman, infrared and photoelectron excited by X-ray spectroscopy. The SrTiO3-N nanoparticles were applied for the production of H2 through water photolysis. The results obtained in the first moment of the work show that TiO2-N nanoparticles adapted from butoxide are larger than as an accessory of additional isopropoxide It was observed that the TiO2-N nanoparticles specific to butoxide and NH4OH present a more stable anatase phase. In the second moment involving the production of SrTiO3-N perovskites, it was observed that TiO2-N without thermal treatment, regardless of the method of obtaining it, is a good precursor for SrTiO3-N. On the other hand, it was observed that precursors of TiO2-N with high crystallinity did not result in the formation of SrTiO3-N. UV-Vis and XPS analyzes indicate that the doping concentration is dependent on the synthesis route. The results obtained when using nanoparticles precursor of amorphous TiO2-N or anatase with crystallinity the formation of the nanoparticles of SrTiO3-N occurs by the mechanism of dissolution and insertion. The results show that SrTiO3-N enabled the production of H2 through water photolysis.

Orientador: Dosil Pereira de Jesus Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: O dióxido de titânio (TiO2) é um óxido semicondutor que vem sendo bastante explorado nas áreas da ciência de materiais e da nanotecnologia. O TiO2 apresenta três principais polimorfos: anatase, brookita e rutilo, sendo suas propriedades químicas e físicas diferentes para cada fase. As nanopartículas (NP) de TiO2 possuem vasta aplicação em diversas áreas, sendo incorporadas a diversos produtos de consumo. Seus efeitos toxicológicos não são bem conhecidos, variando de acordo com o tamanho e a tendência de agregação das TiO2-NP. Desta forma, se faz necessário o desenvolvimento de métodos de caracterização simples e de baixo custo para estes materiais. A separação de NP por eletroforese capilar (CE) vem demonstrando ser uma ferramenta com grande potencial para a caracterização e separação de nanomateriais. Neste trabalho foram realizados estudos para avaliar a viabilidade de empregar a CE para separação de TiO2-NP, com três tamanhos diferentes (10, 21 e 50 nm). Foram avaliadas a influência das condições eletroforéticas de separação em meio ácido e básico, empregando eletrólitos de corrida (soluções tampão) compostos por fosfato de sódio e borato de sódio. Devido à grande tendência de agregação das NP, foi realizado estudos da influência da força iônica, do tempo de ultrassom e concentração do eletrólito de corrida. Foi também realizada caracterização das NP por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (TEM), além de espalhamento dinâmico de luz (DLS). Os resultados obtidos indicam que uma separação por tamanho das TiO2-NP por CE demandam o entendimento e domínio de estratégias de estabilização das suspensões das NP, antes e após injeção no sistema de CE. Dentre os eletrólitos de corrida avaliados, o borato de sódio proporcionou os melhores resultados em termo de reprodubilidade e formato dos picos eletroforéticos. Embora tenha-se obtido indícios de separação das TiO2-NP, esta não foi possível devido à constatação, pelos resultados da caracterização por TEM, de que as amostras de TiO2-NP utilizadas possuíam distribuição de tamanhos muito próximas Abstract: Titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor oxide that has been widely explored in materials science and nanotechnology. TiO2 has three main polymorphs: anatase, brookite, and rutile, with different chemical and physical properties for each phase. TiO2 nanoparticles (NP) have been widely applied in several areas, incorporated into several consumer products. TiO2-NP toxicological effects are not well known, varying according to the size and tendency of aggregate. Thus, it is necessary to develop simple and low-cost characterization methods for these materials. The separation of NP by capillary electrophoresis (CE) is a tool with great potential for the characterization and separation of nanomaterials. This work evaluated the feasibility of using CE to separate TiO2-NP with three different sizes (10, 21, and 50 nm). The influence of electrophoretic conditions of separation in the acidic and basic medium was evaluated using running electrolytes (buffer solutions) composed of sodium phosphate and sodium borate. Due to the great tendency of TiO2-NP aggregation, studies were carried out on the influence of ionic strength, ultrasound time, and running electrolyte concentration. Characterization of TiO2-NP by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and dynamic light scattering (DLS) were performed. The results obtained indicate that separation by size of TiO2-NP using CE requires a broad understanding and mastering of procedures to stabilize the NP suspensions before and after their injection in the CE system. Among the running electrolyte evaluated, the sodium borate solution provides the best reproducibility and peak shape. Although some evidence of TiO2-NP separations was observed, this result was unable to achieve because the results of the TEM characterization showed that the NP samples had similar size distribution profiles Mestrado Química Analítica Mestra em Química CAPES 88887.351484/2019-00

O dióxido de titânio (TiO2) em revestimentos de fachada pode proporcionar a degradação de poluentes, a remoção de sujidades e uma maior eficiência energética às edificações. Revestimentos coloridos com TiO2 poderiam aliar as vantagens do fotocatalisador aos requisitos arquitetônicos e à dinamicidade atribuída pelas cores aos meios urbanos. Visto que a compreensão dos efeitos da utilização de pigmentos inorgânicos simultaneamente ao TiO2 em revestimentos é limitada, este trabalho avaliou o comportamento em termos de atividade fotocatalítica e autolimpeza de argamassas contendo 0%, 5% e 10% de TiO2, sem pigmento e associadas a 4% de pigmentos à base de óxido de ferro amarelo e marrom e 6% de pigmento preto, em relação à massa de cimento. Foram utilizados traço 1:4 (cimento branco:agregado miúdo seco, em volume), relação água/cimento de 1,3 e ajuste de trabalhabilidade com aditivo superplastificante. Houve reduções na fluidez das argamassas devido à adição do TiO2 e do pigmento amarelo, especialmente. A caracterização no estado endurecido evidenciou a elevada coesão das argamassas devido à presença de materiais finos que, aliados ao efeito do aditivo superplastificante, possivelmente aprisionaram vazios e, assim, resultaram, diferentemente do esperado, em menores valores de densidade aparente e, em alguns casos, de resistência mecânica, para teores crescentes de TiO2. A absorção de água por capilaridade foi reduzida com os teores de adição do TiO2. Amostras sem contaminação expostas em ambiente natural apresentaram aumento no valor de luminosidade (L*) ao longo do tempo, possivelmente relacionado a variações de umidade; amostras amarelas também apresentaram variações importantes na coordenada colorimétrica b*. Amostras contaminadas com fuligem expostas em ambiente natural foram melhor avaliadas por análise de imagem, indicando, de forma geral, incrementos na taxa de autolimpeza com aumentos no teor de TiO2. Amostras com TiO2 contaminadas com rodamina B evidenciaram o efeito autolimpante, mas a cor inicial das argamassas pigmentadas pode ter dificultado a obtenção de valores assertivos de variação na coordenada colorimétrica a*. Conforme análise qualitativa de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada à espectroscopia de energia dispersiva (EDS), a distribuição dos pigmentos e do TiO2 na superfície das amostras foi considerada satisfatória. Não foi possível identificar diferenças quantitativas na porosidade superficial das amostras com diferentes teores de adição de TiO2, mas uma análise qualitativa para amostras adensadas com vibração apontou para a existência de vazios de maiores dimensões nas configurações com TiO2. A avaliação da fotocatálise com tinta indicadora com resazurina mostrou que a atividade fotocatalítica do TiO2 não foi, em alguns casos, prejudicada pela presença dos pigmentos. Não houve diferença estatisticamente significativa entre a permeabilidade ao vapor de água das argamassas com 0% e 5% de TiO2; as amostras com 10% de TiO2 apresentaram resultados para fator de resistência à difusão de vapor até 6,5% superiores. Especialmente o teor de 5% de TiO2 prejudicou a resistência potencial de aderência à tração superficial das argamassas coloridas. The use of titanium dioxide (TiO2) in facade renderings can provide pollutants degradation, soiling removal, and better energy efficiency for the edifications. Colored coatings with TiO2 might allow the combination of the photocatalyst advantages to architectural requirements and the dynamic aspect assigned by the colors to the urban environment. Since the comprehension about the effects from the utilization of inorganic pigments simultaneously to the TiO2 in coatings is limited, this work evaluated the behavior in terms of photocatalytic and self-cleaning activity of mortars containing 0%, 5%, and 10% of TiO2, without pigment and associated with 4% of yellow and brown iron oxide pigments and 6% black pigment, in relation to the cement weight. A proportion of 1:4 (white cement:dry sand, in volume) was used, with a water/cement ratio of 1,3, and consistency adjusted with a superplasticizer. There were reductions in the fluidity of the mortars due to the TiO2 addition and due to the yellow pigment, especially. The hardened state characterization highlighted the elevated cohesion of the mortars due to the presence of fine materials, which, along with the superplasticizer effect, possibly generated airentrainment and, thus, lower values of density and, in some cases, of mechanical resistance, differently than expected for increasing contents of TiO2. Capillary water absorption presented a reduction with the contents of TiO2 added. Samples without staining exposed in the natural environment presented an increase in the brightness (L*) value through time, possibly related to moisture variations; yellow samples also presented important variations in the color coordinate b*. Samples contaminated by soot exposed in the natural environment were better evaluated with image analysis, suggesting, on the whole, increments in the self-cleaning rate with increases in the TiO2 content. Samples with TiO2 contaminated with rhodamine B highlighted the self-cleaning effect, however, the initial color of the pigmented mortars might have difficulted the obtention of assertive values for the variations on the color coordinate a*. According to qualitative analysis with images obtained with scanning electron microscopy (SEM) associated with energy dispersive spectroscopy (EDS), the superficial distribution of the pigments and the TiO2 on the samples was considered satisfactory. It was not possible to identify quantitative differences in the superficial porosity of the samples with different TiO2 addition contents , but a qualitative analysis for samples cast with vibration suggested the existence of voids with larger dimensions on the compositions with TiO2. The evaluation of the photocatalysis with a resazurin indicator ink showed that, in some cases, the photocatalytic activity of the TiO2 did not present losses due to the pigments. Also, there was not a statistically significant difference for the water vapor permeability of mortars with 0% and 5% TiO2; the samples with 10% TiO2 presented results up to 6,5% higher for the vapor diffusion resistance factor. Especially the 5% TiO2 content hindered the potential superficial adherence resistance of the colored mortars.

Não recebi financiamento The present work presents the characterization and application studies of semiconductor materials used in the degradation of naproxen in environmental pathways. It is recognized that semiconductor materials present as fundamental supports in the technological development for methods of wastewater treatment, in order to eliminate compounds that may contribute to the disruption of the reproductive system of environmental species. In this scenario, the photoanodes were produced based on titanium dioxide (TiO2) film over a glass surface conductive with tin oxide dopped with fluorine (FTO). Then, cadmium sulfide nanoparticles (CdS) were deposited on the FTO/TiO2 systems using an electrodeposition technique. The time and temperature of the deposition were studied and optimized to verify the best proportion and thickness of the CdS film. These studies lead to increase in the photocurrent effect. In this work, the films were characterized by linear sweep voltammetry, chronoamperometry, transmission electron microscopy, dispersive energy diffraction of the selected area, X-ray diffraction and diffuse reflectance. All these techniques were performed to evaluate the morphological, structural, and optical properties of the proposed films. The degradation process of samples containing naproxen was characterized by UV-vis spectroscopy and determination of total organic carbon. From the characterizations, it was observed that the TiO2 film is composed of spherical particles distributed in agglomerates, whose major phase is pure anatase. The CdS particles presented as a polycrystalline material, with low energy between bands, leading to an increase in the catalytic sites, which led to an increase in the photo-anode photo response. The photoanodes were applied to standardized environmental samples. For each conditions, the rate constant in the decay of the drug concentration was estimated, using as standard a sample that contained a 1.0 x 10-5 mol L-1 solution of naproxen, in pH phosphate buffer medium 7.0. The photoanodes were used in the photo-electro degradation processes under UVc radiation, with application of + 2.0 V for 6 hours. As expected, the FTO/TiO2/CdS electrode showed a superior response to TiO2 with kinetic constant estimated at k = 1.1 x 10-2 min-1 and t1/2 of 62.16 min-1. The organic carbon study revealed a decrease of 22.1 % of the degradation process. Finally, the estimated energy consumption involved (17,2 kWh kg-1) in terms of costs would be, in 2020, equivalent to US$ 2.68 to remove 1.0 kg of naproxen in aqueous waste. O presente trabalho apresenta os estudos de caracterização e aplicação de materiais semicondutores utilizados na degradação do naproxeno em vias ambientais. É reconhecido que materiais semicondutores apresentam-se como suportes fundamentais no desenvolvimento tecnológico de métodos de tratamento de efluentes, a fim de eliminar compostos que possam contribuir para a desorganização do sistema reprodutivo de espécies ambientais. Neste cenário, os fotoanodos foram produzidos com base em filme de dióxido de titânio (TiO2) sobre uma superfície de vidro condutor com óxido de estanho embebido em flúor (FTO). Em seguida, nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) foram depositadas nos sistemas FTO/TiO2 usando uma técnica de eletrodeposição. O tempo e a temperatura de deposição foram estudados e otimizados para verificar a melhor proporção e espessura do filme CdS. Esses estudos levam ao aumento do efeito da fotocorrente. Neste trabalho, os filmes foram caracterizados por voltametria de varredura linear, cronoamperometria, microscopia eletrônica de transmissão, difração de energia dispersiva da área selecionada, difração de raios-X e refletância difusa. Todas essas técnicas foram realizadas para avaliar as propriedades morfológicas, estruturais e ópticas dos filmes propostos. O processo de degradação das amostras contendo naproxeno foi caracterizado por espectroscopia UV-vis e determinação do carbono orgânico total. A partir das caracterizações, observou-se que o filme de TiO2 é composto por partículas esféricas distribuídas em aglomerados, cuja fase principal é a anatase puro. As partículas de CdS apresentaram-se como um material policristalino, com baixa energia entre bandas, levando um a um aumento nos sítios catalíticos, o que levou a um aumento na foto-resposta do fotoanodo. Os fotoanodos foram aplicados em amostras padronizadas. Para cada condição foi estimada a constante de velocidade no decaimento da concentração do fármaco, utilizando como padrão uma solução 1,0 x 10-5 mol L-1 de naproxeno, em meio tampão fosfato pH 7,0. Os fotoanodos foram utilizados nos processos de foto-eletrodegradação sob radiação UVc, com aplicação de + 2,0 V durante 6 horas. Como esperado, o eletrodo FTO/TiO2/CdS apresentou uma resposta superior ao TiO2 com constante cinética estimada em k = 1,1 x 10-2 min-1 e t1/2 de 62,2 min-1. O estudo do carbono orgânico revelou uma diminuição de 22,1 % do processo de degradação. Por fim, o consumo estimado de energia envolvida (17,2 kWh kg-1) em termos de custos seria, em 2020, o equivalente a US$ 2,68 para a remoção de 1,0 kg de naproxeno em resíduos aquosos.

In the last decades, there has been an increase in interest in studies in the field of nanotechnology. These are due to the several advantages and applications that nanomaterials have. Along with advances in research involving nanotechnology, there is a concern with the control of bacteria, fungi, and viruses harmful to human health. A very clear and current example is the Pandemic (COVID-19) that the world is experiencing, which highlights the importance of controlling microorganisms in the atmosphere, water, and soils. Among the several materials that have the antimicrobial capacity, are silver and titanium dioxide. In this context, this work aimed to synthesize and characterize Ag/TiO2 nanocomposites by physical-chemical techniques and evaluate them against their antimicrobial power against E.coli microorganisms. S. aureus and C.albicans. Silver nanoparticles were dispersed over a matrix of titanium dioxide, which showed antimicrobial power between 62 and 71%, demonstrating to be a material with great potential to be used in water and air purifying products. Nas últimas décadas houve um aumento no interesse em estudos no campo da nanotecnologia, e isso se deve às diversas vantagens e aplicações que os nanomateriais apresentam. Juntamente com o avanço nas pesquisas envolvendo a nanotecnologia, está a preocupação com o controle de bactérias, fungos e vírus danosos à saúde humana. Um exemplo bastante claro e atual é a Pandemia (COVID-19) que o mundo está vivenciando, a qual ressalta a importância do controle de microorganismos existentes na atmosfera, água e solos. Dentre os inúmeros materiais que apresentam capacidade antimicrobiana, estão a prata e o dióxido de titânio. Nesse contexto, este trabalho teve como proposta sintetizar e caracterizar nanocompósitos de Ag/TiO2 por técnicas físico-químicas e avaliá-los em relação ao poder antimicrobiano frente aos microrganismos E.coli. S. aureus e C.albicans. Formaram-se nanopartículas de prata dispersas sobre uma matriz de dióxido de titânio, os quais apresentaram poder antimicrobiano entre 62 e 71% demonstrando ser um material com um grande potencial para ser utilizado em produtos purificadores de água e/ou ar.

As ações antropogênicas vêm aumentando a concentração de poluentes nos corpos hídricos, tais como o Arsênio (As) com potencial tóxico e carcinogênico,trazendo consigo a necessidade de desenvolvimento de novas formas de tratamento para os corpos poluídos. O As pode ser liberado no ambiente por meio de resíduos industriais , de mineração e pelo uso de pesticidas.Uma alternativa que vem se mostrando eficaz para o tratamento de água e efluentes são os Processos Oxidativos Avançados (POA’s), dentre os quais se destaca a fotocatálise heterogênea,que se baseian o processo de ativação de um fotocatalisador por radiação,gerando radicais hidroxila com elevado poder oxidante, podendo remover, do meio aquoso, diversos compostos orgânicos e inorgânicos. O dióxido de titânio (TiO2)é o fotocatalisador mais empregado em função de suas características intrínsecas, no entanto esse semicondutor apresenta limitações de uso devido ao fato de ser ativado somente por radiação ultravioleta (elevada energia de band gap) e pela dificuldade de sua separação do meio reacional após os testes fotocatalíticos. Buscando-se contornar essas limitações,pode-se associar o TiO2com outros semicondutores que diminuam a energia de band gap do fotocatalisador e que facilitem a sua remoção do meio reacional após as reações. Uma classe de compostos magnéticos que contemplam essas características são as ferritas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi sintetizar fotocatalisadores contendo um núcleo de ferrita de níquel (NiFe2O4) e uma casca de TiO2, formando as estruturas core shellNiFe2O4@TiO2para emprego na descontaminação de As (III) em meio aquoso. Os fotocatalisadores foram preparados por duas metodologias (método dos precursores poliméricos e coprecipitação de 8-hidroxiquinolinatos) e calcinados em três temperaturas (500, 700 e 900 °C). As amostras sintetizadas apresentaram diferentes fases cristalinas: NiFe2O4, α-Fe2O3, NiO e as formas alotrópicas do TiO2(anatase e rutilo). A amostra preparada por coprecipitação e calcinada a 900 °C ainda apresentou a fase Fe2TiO5.As amostras obtidas por ambas as metodologias de síntese apresentaram partículas formadas por aglomerados de grânulos em que o recobrimento da NiFe2O4por TiO2nãofoi totalmente homogêneo. Algumas regiões das amostras apresentaram partículas deNiFe2O4e TiO2segregadas.Os valores de band gap estimados para todas as amostras foram inferiores aos reportados para o TiO2na literatura, o que evidencia que a associação do TiO2com as nanopartículas de NiFe2O4é uma estratégia interessante para a diminuição do valor de band gap do TiO2e consequentemente para a ampliação do espectro de absorção de energia pelo semicondutor. A amostra sintetizada pelo método dos precursores poliméricos e calcinada a 700 °C foi a que apresentou melhor desempenho na oxidação fotocatalítica de As (III) em meio aquoso, resultando na oxidação de 97,5%da espécie após 80 min de reação sob radiação visível, o que pode ser associado com o melhor recobrimento das partículas de NiFe2O4 pelo TiO2, maior teor de ferrita de níquel em relação aos óxidos simples de α-Fe2O3e NiO, presença de ambos os polimorfos do TiO2(anatase e rutilo) em teores consideráveis e menor valor de energia de band gap. Anthropogenic actions have been increasing the concentration of pollutants in water bodies, such as Arsenic (As) with toxic and carcinogenic potential, bringing with it the need to develop new forms of treatment for polluted bodies.Arsenic can be released into the environment through industrial waste, mining and pesticide use.Analternative that has been shown to be effective for waterand wastewater treatment are the Advanced Oxidative Processes (AOP's), amongwhich stands out the heterogeneous photocatalysis, which is based on the process of activation of a photocatalyst by radiation, generating hydroxyl radicals with high oxidizing power, being able to remove, from the aqueous medium, several organic and inorganic compounds. Titanium dioxide (TiO2) isthe most commonly used photocatalyst due to its intrinsic characteristics, however this semiconductor has limitations in use due to the fact that it is activated only by ultraviolet radiation (high band gap energy) and the difficulty of separating it from the reaction medium after photocatalytic tests. In order to overcome these limitations, TiO2can be associated with other semiconductors that reduce the band gap energy of the photocatalyst and facilitate its removal from the reaction medium after reactions.A class of magnetic compounds that contemplate these characteristics aretheferrites. In this context, the objective of this work was to synthesize photocatalysts containing a core of nickel ferrite (NiFe2O4) and a TiO2shell, forming the NiFe2O4@TiO2core shell structures for use in the decontamination of As (III) in aqueous medium. The photocatalysts were prepared by two methodologies (polymeric precursor method and co-precipitationof 8-hydroxyquinolinates) and calcined at three temperatures (500, 700 and 900 °C).The synthesized samples presented different crystalline phases: NiFe2O4, α-Fe2O3, NiO and the allotropic forms of TiO2(anatase and rutile).The sample prepared by co-precipitation and calcined at 900 °C still presented the Fe2TiO5phase. The samplesobtained by both methodologies presented particles formed by agglomerates ofgranules in which the NiFe2O4coating by TiO2 was not completely homogeneous. Some regions of the samples showed segregated NiFe2O4 and TiO2 particles. The estimated band gap values for all the samples were lower than those reportedin the literaturefor TiO2, which shows that the association of TiO2 with NiFe2O4 nanoparticles is an interesting strategy for reducing the TiO2 band gap value and consequently for the expansion of the energy absorption spectrum by the semiconductor.The sample synthesized by the polymeric precursor method and calcined at 700 °C showed the best performance in the photocatalytic oxidationof As (III) in aqueous media, resulting in the removal of 97.5% of the species after 80 min of reaction under visible radiation, which can be associated with the better coating of NiFe2O4particles by TiO2, higher nickel ferrite content in relation to theof α-Fe2O3and NiO simple oxides, the presence of both TiO2polymorphs (anatase and rutile) in considerable levels and lower band gap energy value.

In this work, the production of Grätzel cells, also called dye-sensitized solar cells (DSSCs), their use as Arduino-controlled photosensors, and their application for the inclusion of nanoscience and nanotechnology in educational activities are reported. Grätzel cells were manufactured using titanium dioxide ( T i O 2 ) nanoparticles, fluorine-doped tin oxide (FTO) coated glass, KI/I2 solution, graphite, and grape juice as a sensitizer. Among the educational proposals suggested for the integrated use of DSSCs and Arduino, the assembly of a photometer for applications in optics and the construction of a light distance sensor stand out. As a suggestion for further studies, the UV-Vis spectra of titanium dioxide nanoparticles and grape juice were obtained and analyzed in order to illustrate how a deeper understanding of the materials used in DSSCs can provide answers about the mechanisms responsible for the detection properties of Grätzel cells in the context of the nanoscopic world.