Influência da dopagem nas propriedades estruturais, ópticas, magnéticas e de funcionalidade de nanopartículas de TiO2.
Nanopartículas de TiO2, TiO2 dopado com metal de transição, síntese assistida por microondas, propriedades magnéticas, espectroscopia Mössbauer, sensores de gás.
As nanopartículas de TiO2 têm atraído grande interesse científico e tecnológico devido às suas propriedades singulares, oriundas de suas dimensões, proporcionando uma alta relação superfície-volume. Em especial, o TiO2, devido à área superficial específica associada ao tamanho nanométrico, apresenta um aumento significativo no número de sítios ativos para processos catalíticos e fotocatalíticos. Além disso, as propriedades eletrônicas e ópticas do material são amplificadas em nanoescala, possibilitando novas aplicações em diversas áreas como: remediação ambiental, geração de energia renovável, fotocatálise, fotomedicina, dentre outras. Embora o TiO2 apresente vantagens, a sua eficiência é limitada devido ao seu gap de energia de aproximadamente 3,2 eV, para à fase anatase. Essa característica restringe sua atividade fotocatalítica à luz ultravioleta, dificultando sua aplicação em processos que dependem da luz visível. Outros desafios incluem a baixa eficiência na separação de cargas fotoinduzidas, a rápida recombinação dos pares elétron-buraco e a limitada reatividade da superfície. Para superar essas limitações, uma das estratégias mais promissoras é a dopagem com íons de metais de transição, como ferro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni). Esses dopantes introduzem estados eletrônicos intermediários na banda proibida do TiO2, possibilitando a extensão da absorção de luz para a região do visível e a redução da taxa de recombinação de carga. Esses níveis podem atuar como centros de troca magnética, mediando interações entre os momentos magnéticos dos átomos dopantes. Além disso, a presença de vacâncias de oxigênio pode gerar elétrons livres que contribuem para a condução elétrica e facilitam a mediação de interações magnéticas. Nesse contexto, a síntese de nanopartículas de TiO2 dopadas com íons de metais de transição e com cristalitos extremamente reduzidos constitui uma estratégia promissora. O controle dimensional em escala nanométrica induz efeitos de confinamento quântico e eleva significativamente a relação superfície-volume. Essas alterações, por sua vez, modificam profundamente a estrutura cristalina, as propriedades eletrônicas e a dinâmica de transporte de cargas do material. Neste estudo propõe-se uma investigação aprofundada dos efeitos da dopagem com metais de transição em nanopartículas de TiO2 com dimensões de cristalito nanométricas, analisando suas propriedades estruturais, ópticas, eletrônicas, magnéticas e catalíticas. Para este fim, técnicas de caracterização, como difração de raios X (XRD), espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de fotoelétrons (XPS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetômetro (VSM), espectroscopia Mössbauer, serão utilizadas para elucidar os efeitos induzidos pelo tamanho e pelo dopante.