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O artigo de revisão ” Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis” é uma excelente leitura para quem deseja conhecer mais sobre as propriedades autolimpantes e fotocatalíticas do dióxido de titânio.
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Três modelos são propostos para explicar o mecanismo da hidrofilicidade foto-induzida:

  • O mecanismo  mais aceito é aquele que propõe que os defeitos superficiais existentes sob iluminação UV são responsáveis pelas propriedades exibidas. A luz UV causa uma mudança estrutural na superfície do TiO2 e, como resultado, induz a mudanças do ângulo de contato.  A luz UV causa também vacâncias de oxigênio e Ti4+ é convertido em Ti3+, e essas vacâncias aumentam a afinidade com moléculas de água.
  • Outra possibilidade seria que a iluminação UV resulta na reconstrução de grupos hidroxila na superfície. As lacunas positivas criadas pela irradiação UV podem se difundir na superfície e serem capturadas nos átomos de oxigênio do cristal. Como resultado, a energia de ligação entre os átomos de Titânio e Oxigênio no cristal torna-se frágil e as moléculas de oxigênio podem quebrar essa ligação e formar novas ligações hidroxila.
  • Finalmente, em outro estudo, foi proposto que a energia térmica formada como resultado da irradiação UV pode causar a deserção de moléculas de água fracamente ligadas à superfície do TiO2.

Portanto, não existe ainda um consenso para explicar o mecanismo exato da hidrofilicidade foto-induzida e, frequentemente, uma combinação dos vários mecanismos é necessária para explicar esse fenômeno.

Essas propriedades são exploradas nas  aplicações nas áreas de impressão, equipamentos biomédicos, superfícies bactericidas e purificação da água. Para aumentar a eficiência desses materiais, é feita a dopagem com metais e não-metais, formação de heterojunções entre o TiO2 e outros semicondutores de menor energia de bandgap, e fabricação de nanocompósitos com grafeno.

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Neste trabalho, também são discutidas as normas ISO (ISO 27448: 2009, ISO 10678: 2010 and ISO 27447: 2009), bem como os testes rápidos para determinação de atividade bactericida e autolimpante.

Fonte: Banerjee S, Dionysiou D, Pillai S C, Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis, Applied Catalysis B: Environmental, Volumes 176-177 (2015) 396-428.

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