BIANCA ALVES MARCELLO
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Artigo IPEN-doc 27162 Effect of growth parameters on the photocatalytic performance of TiO2 films prepared by MOCVD2020 - MARCELLO, BIANCA A.; CORREA, OLANDIR V.; BENTO, RODRIGO T.; PILLIS, MARINA F.The present study evaluated the main factors that influence the photocatalytic activity of titanium dioxide (TiO2) films grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) at 400 and 500 °C, in different growth times. The photocatalytic behavior was analyzed by measuring the methyl orange dye degradation at different pH values. Structural and morphological characteristics, and the recyclability of the catalysts for several cycles were also investigated. Anatase phase was identified in all films. The higher photodegradation performances were obtained at acidic pH. The results demonstrated that the photocatalyst thickness is an important parameter in heterogenous photocatalysis. The best photocatalytic result occurred for the 395 nm-thick TiO2 film grown at 400 °C, which presented 65.3% of the dye degradation under UV light. The recyclability experiments demonstrated that the TiO2 films grown by MOCVD present a great stability after several photocatalytic cycles, which allows their practical application for water treatment with high efficiency.Resumo IPEN-doc 26532 Effect of the thickness of TiO2 films on the photodegration of methyl orange dye2019 - MARCELLO, BIANCA A.; CORREA, OLANDIR V.; BENTO, RODRIGO T.; PILLIS, MARINA F.The increase of the disposed of azo dyes such as methyl orange (MO) by textile and allied industries in the wastewater results in a significant increase of pollutants, which requires the development of new degradation materials and techniques to purify the effluents [1]. Heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide (TiO2) films is a highly efficient oxidative process for water treatment [2]. The TiO2 films were grown on borosilicate substrates by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) at 500°C, and the growth time was controlled in order to obtain films with the thickness of 400, 600 1100 and 2100 nm. MO dye degradation was evaluated by using anatase-TiO2 as photocatalyst under UV light. The pH of the solutions was set on 2. The TiO2 films presented uniform thickness and well-defined columnar structure that grow perpendicular to the substrate surface. The increasing of the growth time increases both the thickness and the mean grain size of the films. All the films presented the formation of anatase-TiO2 crystalline phase grown preferentially oriented at (112). The results showed that the photocatalytic behavior of the films decreased with increasing the film thickness. The photocatalytic efficiency for the 400, 600, 1100 and 2100 nm films tested at pH 2 are respectively 39.2%, 30.2 %, 24.4 % and 12.2 %. When the thickness of the films augments, the mobility of the electrons is impaired due to the increase of the film opacity, which limits the light penetration through the catalyst, and difficults the diffusion of charge carriers required to activate the semiconductor surface. TiO2 catalysts grown by MOCVD technique is a practical promising application for the water treatment.Resumo IPEN-doc 23313 Influência da morfologia no desempenho fotocatalítico de filmes de TIO22017 - MARCELLO, B.A.; GERIBOLA, G.A.; DE ARAUJO, E.G.; PILLIS, M.F.Dióxido de titânio apresenta estabilidade química em diversos meios, apresenta boa resistência mecânica e à corrosão, fotoestabilidade, e significativa atividade fotocatalítica. Trata-se do semicondutor mais utilizado como fotocatalisador. Neste trabalho filmes de TiO2 com espessura de aproximadamente 400 nm foram crescidos a 400 e 500ºC sobre borossilicato utilizando a técnica de deposição química de organometálicos em fase vapor. Análises por difração de raios-X sugerem a formação de somente anatase em ambos os casos. Os filmes crescidos a 400ºC apresentaram direção preferencial de crescimento (200), enquanto que os crescidos a 500ºC apresentaram crescimento preferencial na direção (112). As análises obtidas por microscopia eletrônica de varredura mostram que o filme crescido a 400ºC apresenta morfologia colunar densificada, e o filme crescido a 500º apresenta morfologia colunar porosa. O desempenho fotocatalítico dos filmes foi avaliado por espectrofotometria UV medindo-se os valores de absorbância em uma solução aquosa de concentração 5 mg/L, e pH 2 de alaranjado de metila, após 5h sob luz UV. Os resultados de degradação indicam um desempenho muito superior do filme crescido a 400ºC, o que sugere que a morfologia dos filmes tem papel importante na fotocatáliseResumo IPEN-doc 23680 Evaluation of the photocatalytic activity of TiO2 films grown by mocvd technique2016 - MARCELLO, BIANCA A.; GERIBOLA, GUILHERME A.; ARAUJO, EDVAL G.; PILLIS, MARINA F.The presence of pollutants such as insecticides and antibiotics in wastewaters and drinking water is nowadays one of the major environmental problems. Titanium dioxide has emerged as an excellent photocatalyst for pollutant degradation. In this research TiO2 films with thicknesses of 184, 395 and 720 nm were grown at 400ºC by metallorganic chemical vapor deposition (MOCVD) on borosilicate substrates. Titanium isopropoxide IV was used both as titanium and oxygen precursors. The films were analyzed by x-ray diffraction and the results suggested that anatase was the only phase formed. The photocatalytic behavior of the TiO2 films on the degradation of methyl orange dye solution in different values of pH was evaluated by spectrophotometry under UV irradiation. The results of the dye degradation show that the lower the pH of the solution, the higher the efficiency of the TiO2, independently of the thickness of the film. The best photocatalytic performance was observed for films with 395 nm of thickness at pH 2.00, which showed 65.3% of efficiency in the degradation of the dye. Similar result was obtained by Duminica et al.1 that grew TiO2 films by MOCVD and reported the best result for films with approximately 300 nm of thickness. According to these authors, when the film is very thick and dense, most of the pairs electron/hole is generated inside the film, and do not reach the surface, and when the film is very thin, only a small portion of the incident light is absorbed by TiO2. Thus, there is an optimal thickness to obtain the best results. The findings of the present study permit to conclude that TiO2 films produced by MOCVD are promising for application as photocatalyst material in the degradation of organic pollutants as methyl orange dye.Dissertação IPEN-doc 21744 Caracterização microestrutural, morfológica e fotocatalítica de filmes finos de TiO2 obtidos por deposição química de organometálicos em fase vapor2015 - MARCELLO, BIANCA A.O dióxido de titânio possui diversas aplicações tecnológicas, desde pigmento em tintas, até revestimentos funcionais. É um material resistente à degradação eletroquímica e fotoquímica. Com o aumento da produção industrial de corantes, há um aumento significativo da produção de rejeitos, sendo necessário o desenvolvimento de novas técnicas de degradação, a fim de reduzir a formação de efluentes. Dentre essas técnicas encontram-se os processos oxidativos avançados (POAs), que se baseiam na formação de radicais hidroxila para a degradação dos compostos liberados nos efluentes. A fotocatálise heterogênea utiliza um material semicondutor ativado por radiação ultra-violeta a fim de produzir os radicais hidroxila. Apesar de existirem estudos relacionados à utilização do TiO2 como fotocatalisador, há poucos dados com relação à sua aplicação na forma de filme suportado. Este trabalho teve por objetivos crescer filmes de TiO2 sobre borossilicato, por meio da técnica de deposição química de organometálicos em fase vapor, nas temperaturas de 400 e 500ºC por até 60 minutos, bem como proceder à caracterização microestrutural, morfológica e fotocatalítica desses filmes. Anatase foi a fase identificada em todos os filmes. Os filmes crescidos a 400°C apresentaram estrutura densificada, enquanto que os filmes crescidos a 500°C apresentaram estrutura colunar bem definida. A fotodegradação foi avaliada por meio da degradação do corante alaranjado de metila nos valores de pH 2,00; 7,00 e 10,00. Os resultados de degradação do corante mostraram que a maior eficiência do processo de degradação ocorre em pH = 2. Nessa condição, os melhores resultados ocorrem com o filme crescido por 30 minutos a 400°C, que apresentou 65,3% de degradação.