Sistema de spray pirólise com movimento horizontal microcontrolado para deposição de filmes finos de TiO2.

Abstract

Nesta dissertação descrevemos a construção de um equipamento para deposição de filmes finos por spray pirólise para aplicações futuras em fotocatálise. Para demonstrar o funcionamento do equipamento usaremos a deposição de filmes finos de óxido de titânio (TiO2), estes filmes tem suas propriedades bem conhecidas. Os filmes finos de TiO2 desenvolvidos neste trabalho foram depositados pelo método de spray pirólise, utilizando um equipamento capaz de controlar automaticamente a temperatura da base onde o substrato fica acomodado. O equipamento controla também o início, o fim e o movimento do spray nos eixos x e y do plano cartesiano sobre os substratos alvos da deposição. Os parâmetros envolvidos no processo foram definidos a partir de bibliografias estudadas. O tempo para todas as deposições foi definido em 5 min. A vazão do precursor, em temperatura ambiente, foi limitada 8 mL.min−1 para cada deposição. Para as temperaturas de deposição foram usados 350 e 450 °C de temperatura. No tratamento térmico das amostras foram aplicadas temperaturas de 450, 550 e 650 °C. Todas as amostras passaram por tempo de exposição de 3 horas. Como precursor de titânio e de oxigênio para as deposições foi usada uma solução de Isopropóxido de Titânio, Acetilacetona e Etanol. A reação foi projetada por spray sobre substratos de 10 x 20 mm e espessura de 300 nm previamente. Os filmes de TiO2 obtidos foram caracterizados com as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x, espectroscopia difusa UV-vis.

In this dissertation we describe the construction of an equipment for deposition of thin films by spray pyrolysis for future applications in photocatalysis. To demonstrate the functioning of the equipment we will use the deposition of thin films of TiO2, which has its well-known properties. The titanium oxide (TiO2) thin films developed in this work were deposited by the pyrolysis spray method, using a automatic equipment for temperature control of the base where the substrate is accommodated. It also controls the movement of the cartesian x and y axis spray on the target substrates. The parameters involved in the process were defined from studied bibliographies. The time for all depositions was set at 5 min. The flow of the precursor, at room temperature, was limited to 8 mL.min−1. The temperatures explored during deposition were 350 and 450 °C. The heat treatment temperatures were 450, 550 and 650 °C. All samples had a 3 hours exposure time. As a precursor to titanium and oxygen for depositions, a solution of Titanium Isopropoxide, Acetylacetone and Ethanol was used. The reaction was projected by spray on substrates of 10 x 20 mm and thickness of 300 nm previously. The obtained TiO2 films were characterized with scanning electron microscopy, x-ray diffraction, and UV-vis diffuse spectroscopy.