00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo teórico-experimental das propriedades ópticas estruturais de nanocristais de dióxido de titânio puros e dopados com íons de manganês
Autor(es): Barbosa, Amanda Ingrid dos Santos
Primeiro Orientador: Silva, Anielle Christine Almeida
metadata.dc.contributor.referee1: Vermelho, Marcos Vinícius Dias
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Ricardo Souza
Resumo: O dióxido de titânio (TiO2) é um semicondutor que apresenta absorção e emissão na região do ultravioleta, fotoestabilidade, propriedades catalíticas e osseointegradoras, podendo ter utilizado em diversas aplicações tecnológicas e médicas, tais como, catalisadores, dispositivos fotovoltaicos e agentes osseointegradores. A incorporação de íons de metais de transição (MT) em semicondutores gera propriedades magneto-ópticas que podem ser sintonizadas em função da concentração de dopante. Poucos trabalhos na literatura estudam as propriedades estruturais e ópticas de TiO2 dopado com MT. Portanto, a fim de entender como as propriedades físicas e químicas podem ser influenciadas em função da concentração de dopante, neste trabalho foram sintetizados e caracterizados nanocristais (NCs) de TiO2 dopado com concentrações crescentes de íons de manganês (Mn2+) pelo método de precipitação química. As propriedades estruturais foram investigadas utilizando Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia Raman. As propriedades ópticas foram investigadas utilizando Espectroscopia de Absorção Óptica (AO) e aplicação do modelo da Teoria do Campo Cristalino (TCC). Nos difratogramas de DRX e espectros Raman observou-se, respectivamente os padrões de difração de DRX e as bandas correspondentes aos modos vibracionais característicos de NCs de TiO2 na fase anatase, não sendo alterada com a concentração de dopagem. Nos espectros de AO observou-se a banda de absorção característica de NCs de TiO2 e que com o aumento da dopagem ocorreu um deslocamento para o vermelho, sendo relaciona com à forte interação de troca sp-d, confirmando a incorporação de íons Mn2+ nos NCs de TiO2. Na aplicação da TCC e com o auxílio dos diagramas de Tanabe-Sugano evidenciou-se que íons de Mn2+ foram incorporados substitucionalmente aos de Ti4+ em sítios tetraédricos e octaédricos dos NCs de TiO2, a depender da concentração de dopagem. Portanto, com base nesses resultados confirmou-se o crescimento com sucesso de NCs de TiO2 puros e dopados com Mn2+ na fase anatase e que a depender da concentração é possível sintonizar o sítio em que os íons de Mn2+ se encontram, alterando fortemente as propriedades ópticas.
Abstract: Titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor that presents absorption and emission in the ultraviolet region, photostability, catalytic and osseointegrating properties that allow its use in various technological and medical applications, such as catalysts, photovoltaic devices and osseointegrating agents. The incorporation of transition metal ions (MT) in semiconductors generates magneto-optical properties that can be tuned as a function of the dopant concentration. Few works in the literature study the structural and optical properties of MT-doped TiO2. Therefore, in order to understand how the physical and chemical properties can be influenced as a function of the dopant concentration, in this work we synthesized and characterized nanocrystals (NCs) of TiO2 doped with increasing concentrations of manganese ions (Mn2+) by the method of chemical precipitation. Structural properties were investigated using X-Ray Diffraction (XRD) and Raman Spectroscopy. Optical properties were investigated using Optical Absorption Spectroscopy (AO) and application of the Crystal Field Theory (CCT) model. In the XRD and Raman spectra diffraction patterns, the XRD diffraction patterns and the bands corresponding to the characteristic vibrational modes of TiO2 NCs in the anatase phase were observed, respectively, not being altered with the doping concentration. In the AO spectra, the absorption band characteristic of TiO2 NCs was observed and that with increasing doping there was a red shift, which is related to the strong sp-d exchange interaction, confirming the incorporation of Mn2+ ions in the NCs. of TiO2. In the application of TCC and with the aid of Tanabe-Sugano diagrams, it was shown that Mn2+ ions were substituted for those of Ti4+ in tetrahedral and octahedral sites of TiO2 nanocrystals, depending on the doping concentration. Therefore, based on these results, the successful growth of pure and Mn2+-doped TiO2 NCs in the anatase phase was confirmed and that, depending on the concentration, it is possible to tune the site where the Mn2+ ions are, strongly altering the optical properties.
Palavras-chave: Nanopartículas
Dióxido de titânio
Metais de transição
Manganês
Semicondutores - Dopagem - Concentração
Difração de raios x
Espectroscopia Raman
Absorção óptica
Teoria do campo cristalino
Nanocrystals
Titanium Dioxide
Transition Metals
Manganese
Concentration Effect
Doping
X-Ray Diffraction
Raman Spectroscopy
Optical Absorption
Crystal Field Theory
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: BARBOSA, Amanda Ingrid dos Santos. Estudo teórico-experimental das propriedades ópticas estruturais de nanocristais de dióxido de titânio puros e dopados com íons de manganês. 2025. 69f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física, Programa de Pós- Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15453
Data do documento: 3-mar-2022
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