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Título: Propriedades estruturais e vibracionais de nanocristais de TiO2 dispersos em matriz vítrea porosa
Título em inglês: Vibrational and structural properties of TiO2 nanocrystals dispersed into porous glass matrix
Autor(es): Viana Neto, Bartolomeu Cruz
Orientador(es): Souza Filho, Antônio Gomes de
Coorientador(es): Mendes Filho, Josué
Palavras-chave: Nanocristais de TiO2
Espectroscopia Raman
Fotocatálise
TiO2 nanocrystals
Raman spectroscopy
Photocatalysis
Data do documento: 2006
Citação: VIANA NETO, B. C. (2006)
Resumo: Materiais nanoestruturados são objetos de intensa investigação devido as suas notáveis propriedades físicas e químicas e quando comparados em suas formas “bulk". Os fenômenos induzidos pela redução do tamanho são interessantes por si próprio e abrem oportunidades únicas, não somente para o uso dessas propriedades em várias aplicações más também para o aprimoramento da tecnologia corrente. Os sistemas químicos integrados (SQI) são um conjunto à parte com complexidade própria e diferentes possibilidades de combinações de nanosistemas para obtenção de materiais com uma funcionalidade desejada. Por exemplo, o crescimento de nanocristais nas cavidades de um hospedeiro poroso é um SQI atrativo, pois o ambiente dos poros pode ser usado como nanoreatores. Da mesma forma que o sistema pode ser muito promissor para catálise é também importante no estudo das propriedades induzidas pelo tamanho do material hóspede. Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e vibracionais de nanocristais de TiO2 dispersos dentro dos poros do vidro vycor. Foram estudados nanocristais de TiO2 com tamanhos variando de 3-20 nm na fase anatásio. O tamanho dos nanocristais foi monitorado através de microscopia de transmissão eletrônica e espalhamento Raman. O modo Eg, com freqüência em torno de 144 cm-1, experimenta um deslocamento e alargamento de seu pico com a diminuição do tamanho do nanocristal. Este fenômeno é atribuído ao efeito induzido pelo tamanho e analisamos os resultados experimentais com base no modelo de confinamento de fônons. Quando o tamanho do nanocristal é pequeno, a regra de seleção q ≈ 0 no espalhamento Raman de primeira ordem é relaxada e fônons com grandes valores de q contribuem para a intensidade do pico Raman. A freqüência do pico Raman à medida que o tamanho diminui segue o mesmo comportamento da relação de dispersão de fônons para o TiO2 “bulk".
Abstract: Nanostructured materials are the subject of intense investigation due to their remarkable properties as compared their bulk counterparts. The size-induced phenomena are interesting their own and open unique opportunities not only for using these properties in novel applications but also for improving the current technology. In this scenario integrated chemical systems (ICS) are set apart owing their complexity and the possibility ofcombining diferent nanosystems for getting materials with a designed functionality. For instance, nanocrystal growth in the cavities of a porous host is an attractive ICS because the porous is a restricted environment that can be used as nanoreactors. Besides the such system is very promising for catalysis it also important for studying the size-induced properties of the guest material as well. In this work we report the study of vibrational and structural properties of TiO2 nanocrystals dispersed into a porous vycor glass. We have obtained very small TiO2 nanocrystals in the anatase form. The nanocrystal size is controlled via the mass increment only thus preventing the growth through the coalescence process. The nanocrystal size as monitored through transmission electron microscope and Raman scattering. The Eg lowest frequency mode experiences an upshift and becomes broader as the nanocrystal size decreases. This phenomena is attributed to a size-induced e®ect and we analyzed it based on a phonon con¯nement model. As the nanocrystal size gets smaller the q = 0 selection rule is relaxed and the phonon con¯nement involves large q values contribute to the Raman intensity. The frequency follows the same trend of the phonon dispersion relation for the TiO2 bulk as the nanocrystal size decreases.
Descrição: VIANA NETO, Bartolomeu Cruz. Propriedades estruturais e vibracionais de nanocristais de TiO2 dispersos em matriz vítrea porosa. 2006. 49 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/9779
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