Pontos quânticos de TiO2: um inovativo nanomaterial para funcionalização de materiais têxteis

The UN 2030 agenda aims to achieve sustainability through 17 objectives, including: industry, innovation and infrastructure; clean water and sanitation. In this sense, it is necessary to search for sustainable materials, especially to treat water in the textile industry, which generates a high lo...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Silva, Andreza Bernardes da
Outros Autores: Nascimento, José Heriberto Oliveira do
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Pontos quânticos de TiO2
Nanopartícula de ouro
Nanorevestimento
Fotocatálise
Fibras Têxteis
CNPQ::ENGENHARIAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57286
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Silva, Andreza Bernardes da
Pontos quânticos de TiO2: um inovativo nanomaterial para funcionalização de materiais têxteis
description The UN 2030 agenda aims to achieve sustainability through 17 objectives, including: industry, innovation and infrastructure; clean water and sanitation. In this sense, it is necessary to search for sustainable materials, especially to treat water in the textile industry, which generates a high load of polluting effluents. As a result, nanomaterials are studied and used for applications that minimize this problem. One of the applications is for photocatalysis processes, due to the high efficiency of these nanostructures due to their surface area, such as: TiO2, ZnO and other semiconductors. Other emerging nanomaterials are nanoparticles with reduced size (1-10 nanometers), which, due to their size, undergo quantum confinement and are therefore called quantum dots. The main problem involving TiO2 quantum dots is the agglomeration of particles in the medium, which makes their use in photocatalysis complex. In this study, the objective was to evaluate the applicability of TiO2 quantum dots (PQs TiO2) immobilized on textile fibers for potential application in photocatalysis. The synthesis of PQs TiO2 was carried out via sol gel and immobilized on regenerated soy fibers using the layer-by-layer method. The photocatalytic evaluation was carried out using a variation of rhodamine B concentration. In the second study, a Box-Behken type factorial design was used where the variables: TiO2/Au ratio (%), temperature, time and pH of the solution immobilization, with the photodegradation of the reactive dye black 5 as the response variable. The soybean and polyamide fabric samples were characterized by XRD, XPS, HRTEM-SAED, SEM-FEG as well as colorimetric analyses. The results prove that the quantum dots obtained have a tetragonal crystalline structure, corresponding to the anatase phase, with a size of approximately 6 nm. The results of photocatalysis of functionalized soy fiber showed excellent photocatalytic efficiency, degrading 2 ppm of rhodamine B in 120 minutes, with durability of up to 5 reuse cycles. The polyamide fabric nanocoated with PQs TiO2/Au showed an efficiency of approximately 100% photodegradation of 20 ppm of the RB5 dye, in 240 minutes and with reuse stability in 5 consecutive cycles. Therefore, the application of quantum dots to textile fibers as functionalization agents is a promising way to obtain flexible surfaces with excellent photocatalytic properties.
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In this sense, it is necessary to search for sustainable materials, especially to treat water in the textile industry, which generates a high load of polluting effluents. As a result, nanomaterials are studied and used for applications that minimize this problem. One of the applications is for photocatalysis processes, due to the high efficiency of these nanostructures due to their surface area, such as: TiO2, ZnO and other semiconductors. Other emerging nanomaterials are nanoparticles with reduced size (1-10 nanometers), which, due to their size, undergo quantum confinement and are therefore called quantum dots. The main problem involving TiO2 quantum dots is the agglomeration of particles in the medium, which makes their use in photocatalysis complex. In this study, the objective was to evaluate the applicability of TiO2 quantum dots (PQs TiO2) immobilized on textile fibers for potential application in photocatalysis. The synthesis of PQs TiO2 was carried out via sol gel and immobilized on regenerated soy fibers using the layer-by-layer method. The photocatalytic evaluation was carried out using a variation of rhodamine B concentration. In the second study, a Box-Behken type factorial design was used where the variables: TiO2/Au ratio (%), temperature, time and pH of the solution immobilization, with the photodegradation of the reactive dye black 5 as the response variable. The soybean and polyamide fabric samples were characterized by XRD, XPS, HRTEM-SAED, SEM-FEG as well as colorimetric analyses. The results prove that the quantum dots obtained have a tetragonal crystalline structure, corresponding to the anatase phase, with a size of approximately 6 nm. The results of photocatalysis of functionalized soy fiber showed excellent photocatalytic efficiency, degrading 2 ppm of rhodamine B in 120 minutes, with durability of up to 5 reuse cycles. The polyamide fabric nanocoated with PQs TiO2/Au showed an efficiency of approximately 100% photodegradation of 20 ppm of the RB5 dye, in 240 minutes and with reuse stability in 5 consecutive cycles. Therefore, the application of quantum dots to textile fibers as functionalization agents is a promising way to obtain flexible surfaces with excellent photocatalytic properties. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A agenda 2030 da ONU visa atingir a sustentabilidade por meio de 17 objetivos, pode-se destacar: indústria, inovação e infraestrutura; água potável e saneamento. Nesse sentido, se faz necessário a busca por materiais sustentáveis, em especial, para atuar no tratamento de águas na indústria têxtil que gera uma alta carga de efluentes poluidores. Com isso, os nanomateriais são estudados e utilizados para aplicações que minimizem essa problemática. Uma das aplicações é via processos de fotocatálises, em função da alta eficiência dessas nanoestruturas em razão da sua área superficial, como por exemplo: TiO2, ZnO e outros semicondutores. Outros nanomateriais emergentes são nanopartículas com tamanho reduzido (1-10 nanômetros), que em função de seu tamanho, sofrem um confinamento quântico e por isso são denominados pontos quânticos. O principal problema envolvendo os pontos quânticos de TiO2 é a aglomeração de partículas no meio, o que torna complexa a sua utilização em fotocatálise. Nesse estudo, objetivou-se avaliar a aplicabilidade dos pontos quânticos de TiO2 (PQs TiO2) imobilizados sobre fibras têxteis para potencial aplicação em fotocatálise. A síntese dos PQs TiO2 foi realizada via sol gel e imobilizadas em fibras regeneradas de soja pelo método camada sobre camada (layer-bylayer). A avaliação fotocatalítica foi efetuada utilizando uma variação de concentração de rodamina B. No segundo estudo, utilizou-se um planejamento fatorial do tipo Box-Behken onde as variáveis: razão de TiO2/Au (%), temperatura, tempo e pH da solução de imobilização, tendo como variável de resposta, a fotodegradação do corante reativo preto 5. As amostras de tecido de soja e de poliamida foram caracterizadas por DRX, XPS, HRTEM-SAED, MEV-FEG bem como, análises colorimétricas. Os resultados comprovam que os pontos quânticos obtidos apresentam uma estrutura cristalina tetragonal, correspondente a fase anatase, com tamanho aproximado de 6 nm. Os resultados de fotocatalise da fibra de soja funcionalizada apresentou uma excelente eficiência fotocatalítica, degradando 2 ppm de rodamina B em 120 minutos, com durabilidade de até 5 ciclos de reuso. Já o tecido de poliamida nanorevestida com PQs TiO2/Au, apresentou uma eficiência de aproximadamente, 100% de fotodegradação de 20 ppm do corante RB5, em 240 minutos e com estabilidade de reuso em 5 ciclos consecutivos. Com isso, a aplicação de pontos quânticos em fibras têxteis como agentes de funcionalização é um promissor meio de obter superfícies flexíveis com excelentes propriedades fotocatalíticas. 2024-11-20 2024-01-11T16:14:32Z 2023-10-13 masterThesis SILVA, Andreza Bernardes da. Pontos quânticos de TiO2: um inovativo nanomaterial para funcionalização de materiais têxteis. Orientador: Dr. José Heriberto Oliveira do Nascimento. 2023. 138f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Têxtil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57286 pt_BR Acesso Embargado application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA TÊXTIL

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