Materiais fotocatalíticos com propriedades autolimpantes e bactericidas

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Artur Bacelar Dias
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1 Materiais fotocatalíticos com propriedades autolimpantes e bactericidas Carlos Tavares Centro de Física, Universidade do Minho ctavares@fisica.uminho.pt

2 Say it with flowers >> O efeito super hidrofóbico e autolimpante associado à folha da planta aquática lótus, endémica da Ásia tropical, é denominado como Efeito Lótus. Em algumas culturas orientais, a lótus é um símbolo de pureza. Apesar da lótus existir em rios e lagos lamacentos, as suas folhas e for permanecem limpas. Os botânicos estudaram esta planta e descobriram que tem um processo natural de autolimpeza. Este efeito autolimpante foi descoberto por Wilhelm Barthlott em 1982, detendo a patente Lotus-Effect. 2

Apesar da lótus existir em rios e lagos lamacentos, as suas folhas e for permanecem limpas.

3 >>Materiais hidrofóbicos (a) Micrografia de MEV de uma folha de lótus e (b) uma maior ampliação da mesma, evidenciando as protuberâncias naturais da sua superfície. (c) Uma gota de água na superfície da folha de lótus, com forma esférica. (d) Micrografia de MEV de uma estrutura artificial induzida por ablação laser sobre uma superfície de silício funcionalizado com silano e (e) ampliação da mesma. (f) Gota de água na superfície artificial funcionalizada. 3

(d) Micrografia de MEV de uma estrutura artificial induzida por ablação laser sobre uma superfície de silício

4 >>Têxteis autolimpantes comerciais 4

5 >>Artigos de desporto 5

6 6

7 Fotocatálise>> A fotocatálise é uma das áreas físico-químicas mais ativas, com diversas aplicações na remoção de poluentes do ar e da água. É baseada na ativação por luz de um material semicondutor com propriedades (foto)catalíticas. De modo a aumentar-se a eficiência destes materiais torna-se necessário aumentar a sua capacidade para a absorção de luz na maior parte do espectro solar. 7

É baseada na ativação por luz de um material semicondutor com propriedades (foto)catalíticas.

8 Espetro solar>> 8

9 Bandas de energia nos materiais>> 9

10 Princípio da fotocatálise>> A luz ultravioleta do espectro solar excita os eletrões da banda de valência do material semiconductor para a banda de condução, deixando uma lacuna (ausência de eletrão). As lacunas reagem com as moléculas de água produzindo radicais hidroxilo com um potencial oxidante muito elevado. Estes radicais têm a capacidade de degradar corantes, aniquilar bactérias, despoluir contaminantes do ar. 10

As lacunas reagem com as moléculas de água produzindo radicais hidroxilo com um potencial oxidante muito

11 Dióxido de titânio>> O TiO 2 detém várias vantagens: Elevada estabilidade química Excelente funcionalização Baixa toxicidade Relativamente barato de produzir Ti O Porem tem o requisito de necessitar de luz ultravioleta para funcionar. 11

Baixa toxicidade Relativamente barato de produzir Ti O

12 12

13 Reator solar fotocatalítico>> 13

14 N-TiO 2 vs. Saint-Gobain BioClean>> 100 BioClean 95 c/c 0 (%) 90 ~ μm Azul Metileno 20W/m 2 irradiação UV-A N-TiO Time (min.) C.J. Tavares, Journal of Applied Physics, 106,

~ 10 85 10 μm Azul Metileno 20W/m 2 irradiação UV-A

15 >>Purificação do ar 15

16 >>Purificação do ar 16

17 >>Aplicações na indústria vidreira

18 >>Materiais de construção autolimpantes Jubilee Church, Rome by Richard Meier 18

19 >>Revestimentos de parede e chão 19

20 20

21 Estádio Nacional de Brasília Mané Garrincha 21

22 Hospital Manuel Gea Gonzales, cidade do México 22

23 Expo Milão

24 >>Aplicações antibacterianas 24

25 Rvestimentos de N-TiO 2 >> 80 Control Glass Bacterial survival (%) * * * Coated Glass Control stainless steel Coated stainless steel 10 0 * * Fluorescent light Incandescent light UV light Taxa de sobrevivência de L. monocytogenes após 30 minutos de irradiação com UV-A. C.J. Tavares, Applied Surface Science Volume, 270, 1-5,

26 Aniquilação da bactéria>> TiO 2, Evonik Aeroxide P25 (Diâmetro = 30 nm) E. coli Fimbriae 26

27 Finalmente >> bzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz 27

28 Solução >> 28

29 Soluções existentes>> 29

30 Solução drástica>> noticias.uol.com.br 30

31 Libertação controlada de inseticidas/repelentes por ativação solar>> Regeneração da superfície Esquema do material heteroestrturado : (1) substrato (vidro, têxtil, aço, etc.), (2) material fotocatalítico onde as (3) microcápsulas com o repelente/inseticida são depositadas. 31

32 Colaborações>> Brazil 32

33 Microcápsulas funcionalizadas com TiO 2 >> 33

34 Análise GC-MS>> Intensity (MCounts) 3.0x x x x x x10 5 Bornyl acetate/ Isoborneol Bornyl acetate/ Isoborneol Pine_without TiO 2 Pine_with TiO Elution Time (min.) 34

35 Agradecimentos>> Projetos financiados pela FCT: POCI/FIS/58240/2004, NANO/NTec- CA/0046/2007 e PTDC/CTM-NAN/119979/

36 Obrigado pela Vossa atenção! Perguntas? 36

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