@PhDThesis{Migliorini:2015:CrDiDo,
author = "Migliorini, Fernanda Lanzoni",
title = "Crescimento de diamante dopado sobre tit{\^a}nio com
varia{\c{c}}{\~a}o controlada de boro e de carbono com
hibridiza{\c{c}}{\~a}o sp2 e sp3 como eletrodos de alto
desempenho aplicados em tratamento de {\'a}guas",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-02-25",
keywords = "diamante dopado com boro, tratamento eletroqu{\'{\i}}mico,
eletrodos, tit{\^a}nio, boron doped diamond, electrochemical
treatment, electrodes, titanium.",
abstract = "Filmes de diamante dopados com boro crescidos sobre substratos de
tit{\^a}nio foram sistematicamente estudados pelo controle da
hibridiza{\c{c}}{\~a}o sp2/sp3 dos mesmos, bem como de seus
respectivos n{\'{\i}}veis de dopagem. As amostras foram
crescidas pela t{\'e}cnica da deposi{\c{c}}{\~a}o
qu{\'{\i}}mica na fase gasosa (\${{"}}\$Chemical Vapor
Deposition\${{"}}\$- CVD) utilizando um reator de filamento
quente com adi{\c{c}}{\~a}o de CH\$_{4}\$ de 1, 2, 6 e 10 sccm
dilu{\'{\i}}do em H\$_{2}\$ para um fluxo total de 200 sccm.
Para cada concentra{\c{c}}{\~a}o de CH\$_{4}\$ quatro
n{\'{\i}}veis de dopagem foram estudados. As imagens em
Microscopia Eletr{\^o}nica de Varredura mostraram filmes bem
facetados, sem delamina{\c{c}}{\~o}es ou rachaduras. A
raz{\~a}o SP\$^{2}\$/SP\$^{3}\$ dos filmes, ou
{\'{\i}}ndice de pureza (\${{"}}\$purity index\${{"}}\$ -
IP) e o {\'{\i}}ndice de tend{\^e}ncia de crescimento
(\${{"}}\$growth tendency index\${{"}}\$ - TC) foram
calculados a partir das an{\'a}lises de Espectroscopia de
Espalhamento Raman e Difratometria de Raios-X, respectivamente. O
{\'{\i}}ndice TC foi utilizado para avaliar a
competi{\c{c}}{\~a}o entre o crescimento de diamante e a
forma{\c{c}}{\~a}o de TiC, que aumentou com a adi{\c{c}}{\~a}o
de CH\$_{4}\$ para todos os n{\'{\i}}veis de dopagem de boro
estudados. As caracteriza{\c{c}}{\~o}es eletroqu{\'{\i}}micas
mostraram o amplo intervalo de potencial de trabalho dos eletrodos
enquanto a transfer{\^e}ncia eletr{\^o}nica do sistema
Fe(CN)6\$^{3-/4-}\$ caracterizou os mesmos como quase
revers{\'{\i}}veis. Estimou-se atrav{\'e}s da t{\'e}cnica de
Mott-Shottky Plot (MSP) o n{\'u}mero de portadores de carga
obtendo valores da ordem de 10\$^{18}\$- 10\$^{20}\$
cm\$^{-3}\$. Todos os eletrodos foram aplicados na
degrada{\c{c}}{\~a}o do corante Verde Brilhante devido sua larga
aplica{\c{c}}{\~a}o na ind{\'u}stria t{\^e}xtil. A
efici{\^e}ncia no processo de degrada{\c{c}}{\~a}o foi
acompanhada por t{\'e}cnicas anal{\'{\i}}ticas como
Espectroscopia na regi{\~a}o do UVVis, Cromatografia
L{\'{\i}}quida de Alta Efici{\^e}ncia e medidas de Carbono
Org{\^a}nico Total. Os ensaios de degrada{\c{c}}{\~a}o
eletroqu{\'{\i}}mica mostraram que os melhores resultados foram
obtidos utilizando a menor concentra{\c{c}}{\~a}o do
eletr{\'o}lito suporte (0,1 mol L\$^{-1}\$) na densidade de
corrente de 100 mA cm\$^{-2}\$ em uma temperatura de 25
\$^{°}\$C. Estes resultados foram obtidos utilizando o eletrodo
com a menor concentra{\c{c}}{\~a}o de CH\$_{4}\$ (1 sccm)na
dopagem de 15000 ppm de B/C, sendo que o mesmo, apresentou a maior
queda de concentra{\c{c}}{\~a}o do corante em um menor tempo de
degrada{\c{c}}{\~a}o. Al{\'e}m disso, esse eletrodo tamb{\'e}m
apresentou a maior porcentagem de mineraliza{\c{c}}{\~a}o
(72\%)associada {\`a}maior redu{\c{c}}{\~a}o dos compostos
arom{\'a}ticos. Este comportamento pode ser atribu{\'{\i}}do
{\`a} alta qualidade cristalina e adequada condutividade desse
filme associada a sua baixa densidade de carbono do tipo sp2 no
contorno gr{\~a}o. ABSTRACT: Doped diamond films on titanium
substrate were systematically studied by controlling their
sp\$^{2}\$/sp\$^{3}\$hybridization as well as their boron
doping levels. Samples were grown by hot filament chemical vapor
deposition technique at CH4 additions of 1, 2, 6 and 10 sccm
diluted in H\$_{2}\$ for a total flow rate of 200 sccm. For each
CH\$_{4}\$ concentration four doping levels were studied.
Scanning electron microscopy images depicted well faceted films
without cracks or delaminations. The sp\$^{2}\$/sp\$^{3}\$
ratio as \${{"}}\$purity index\${{"}}\$ (IP) and the
\${{"}}\$growth tendency index\${{"}}\$ (TC) were evaluated by
Raman and X-ray spectra, respectively. GTI index was used in this
work to analyze the competition between the diamond growth and TiC
formation. A constant TC increase was observed as a function of
CH4 addition for the whole range of the boron doping studied.
Electrochemical characterizations showed the wide potential window
of the electrodes while the electronic transfer system Fe
(CN)6\$^{3- / 4-}\$ characterized them as quasi reversible. The
charge carrier densities were estimated by Mott-Shottky plot (MSP)
technique in the range from 10\$^{18}\$ to 10\$^{20}\$
cm\$^{-3}\$. These electrodes were applied to the degradation of
Brilliant Green dye, which is widely used in the textile industry.
The efficiency in the degradation process was followed by
analytical techniques such as UVVis Spectroscopy, High Performance
Liquid Chromatography, and measurement of Total Organic Carbon.
The electrochemical degradation tests showed that the best results
were obtained with the lowest concentration of the electrolyte
(0.1 mol L\$^{-1}\$),at current density of 100 mA cm\$^{-2}\$,
and at 25 \$^{°}\$C. These results were obtained using the
electrode with the lowest concentration of CH\$_{4}\$ (1 sccm)
in doping of 15000 ppm B/C, because its showed the highest loss of
dye in a shortest degradation time. In addition, this electrode
also depicted a highest mineralization percentage (72\%)
associated to the greatest aromaticity reduction. This behavior
can be attributed to the high crystalline quality and the suitable
conductivity of this electrode associated to its low density of
sp\$^{2}\$ carbon at the grain boundaries.",
committee = "Ferreira, Neiden{\^e}i Gomes (presidente/orientadora) and Lanza,
Marcos Roberto de Vasconcelos (orientador) and Baldan, Mauricio
Ribeiro and Forti, Maria Cristina and Azevedo, Adriana Faria and
Rocha, Robson da Silva",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Diamond growth on titanium with controlled variation of boron and
carbon with sp2/sp3 hybridization as high performance electrode
applied to water treatment",
language = "pt",
pages = "148",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3J4274L",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3J4274L",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "26 abr. 2024"
}