Obtenção de óxidos de Ti-Cu a partir de partículas nanoestruturadas por moagem de alta energia

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Hesse, Francini Aline Belz, 1994-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Óxidos metálicos
Ligas de cobre-titânio
Dióxido de titânio
Nanopartículas
Metal oxides
Copper-titanium alloys
Titanium dioxide
Nanoparticles
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642104
Resumo: Orientadores: Juliano Soyama, Nathália Carolina Verissimo
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spelling Obtenção de óxidos de Ti-Cu a partir de partículas nanoestruturadas por moagem de alta energiaObtaining Ti-Cu oxides from high energy ball milling nanostructured particlesÓxidos metálicosLigas de cobre-titânioDióxido de titânioNanopartículasMetal oxidesCopper-titanium alloysTitanium dioxideNanoparticlesOrientadores: Juliano Soyama, Nathália Carolina VerissimoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Óxidos metálicos a base de titânio e de cobre tem atraído o interesse da comunidade acadêmica devido às suas extensas potencialidades de aplicação, podendo atuar como semicondutores, catalisadores, sensores e até mesmo agentes de ação antimicrobiana. Tais óxidos são ainda mais interessantes quando em escala nanométrica, visto que a redução do tamanho de partícula resulta em alterações de algumas propriedades, como aumento de área de superfície específica e efeitos de confinamento quântico. Sendo assim, diversas formas de síntese vêm sendo estudadas na obtenção de nanomateriais, de modo que a técnica de moagem de alta energia se mostra bastante promissora por ser uma rota limpa e com potencial para produções em grandes quantidades. O presente estudo aborda o uso da moagem de alta energia na produção de nanopartículas de ligas intermetálicas fundidas do sistema Ti-Cu, cujos produtos de moagem foram submetidos a tratamentos térmicos de oxidação ao ar. Foram fundidas três composições de ligas (Ti-50%pCu, Ti-57%pCu e Ti-65%pCu) compostas exclusivamente por fases intermetálicas frágeis, que foram posteriormente processadas durante um total de 7 horas de moagem, cuja variação de tamanho de partícula foi avaliada em diferentes intervalos. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura e transmissão permitiram a medição de aglomerados com medianas entre 500-600 nm, e nanopartículas com D50 variando entre 4 e 9 nm após a moagem. Duas condições de tratamento térmico ao ar – de alta (700-800 °C) e de baixa temperatura (350 °C) foram definidos para a avaliação dos óxidos formados a partir das nanopartículas de Ti-Cu, cujas fases finais foram identificadas por difração de raios-X. Para todas as composições, o tratamento de alta temperatura levou à transformação total das amostras de Ti-Cu em rutilo e CuO, enquanto os tratamentos em 350 °C revelam maior estabilidade dos intermetálicos, principalmente para maiores teores de cobre. Já a amostra com Ti-50%pCu apresentou maior variedade de óxidos, incluindo a formação do titanato de cobre Cu3Ti3O. Tempos mais longos de exposição foram também avaliados para esta composição, de modo que as partículas após 72 horas de tratamento mantiveram D50 abaixo de 10 nm com morfologias variadas. Tratamentos mais longos resultaram na decomposição dos intermetálicos para os óxidos de cobre (I) e (II), formação de TiO2 anatase e rutilo, Cu3Ti3O, além de segregação de cobre metálicoAbstract: Titanium- and copper-based metal oxides have attracted the attention from the science community due to their extensive potential applications, being able to act as catalysts, sensors and bactericide agents. These oxides are even more interesting when in nanoscale, showing different properties according to their size, such as improved specific surface area and quantum confinement effects. Thus, extensive research has been conducted on various synthesis routes for achieving nanosized material. High energy ball milling is a promising sustainable technique with great potential for large scale production of nanoparticles. The present study addresses high energy ball milling as a viable process to produce nanostructured particles from melted Ti-Cu intermetallic alloys, which were subsequently subjected to oxidation heat treatments at atmospheric conditions. These alloys were melted in an arc furnace in three compositions: Ti-50wt%Cu, Ti-57wt%Cu e Ti-65wt%Cu composed of fragile intermetallic phases, which were posteriorly grinded for 7 hours in total, for which the obtained particles were evaluated in respect of size evolution. Scanning and transmission electron microscopy techniques allowed measurements of the found agglomerates with median values ranging between 500-600 nm, and nanoparticles with a D50 of 4 to 9 nm at the end of the grinding process for the analyzed compositions. Two heat treatment conditions in air – high (700-800 °C) and low temperature (350 °C) were defined to evaluate the oxides obtained from Ti-Cu nanoparticles. The high temperature heat treatment led to the complete phase transformation of Ti-Cu to rutile and CuO for all mentioned compositions, while the oxidation treatment at 350 °C showed higher intermetallic stability, mainly for higher percentages of copper. Nevertheless, the Ti-50wt%Cu sample revealed a larger variety of oxides, including the formation of copper titanate Cu3Ti3O. Consequently, longer periods of exposure to heat treatment were also investigated for this composition. After 72 hours of heat treatment in air, the final product kept its D50 below 10 nm, even showing different morphologies. More prolonged exposure to heat led to the decomposition of intermetallic phases into copper oxides (I) and (II), anatase and rutile TiO2, Cu3Ti3O, as well as segregated metallic copperMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestra em Engenharia MecânicaCAPES88887.519119/2020-00[s.n.]Soyama, Juliano, 1984-Verissimo, Nathália Carolina, 1987-Costa, Luelc Souza daContieri, Rodrigo JoséUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASHesse, Francini Aline Belz, 1994-20212021-06-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (123 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642104HESSE, Francini Aline Belz. Obtenção de óxidos de Ti-Cu a partir de partículas nanoestruturadas por moagem de alta energia. 2021. 1 recurso online (123 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642104. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1167626Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-09-24T10:30:58Zoai::1167626Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-09-24T10:30:58Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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