Efeito de metais catalisadores ou óxido de grafeno reduzido em óxidos metálicos semicondutores para detecção de compostos orgânicos voláteis

Resumo

O projeto de pesquisa refere-se à avaliação do uso de metais catalisadores (MCat) ou óxido de grafeno reduzido (RGO) em óxido metálicos semicondutores (OMS) nos compósitos OMS-MCat e OMS-RGO, respectivamente, para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta de sensores de compostos orgânicos voláteis (VOCs). As estruturas OMS-MCat serão obtidas pela deposição dos MCats (ex.: Pt, Pd e Ag) por troca aniônica direta entre os ligantes dos complexos do MCat com a superfície hidroxilada dos OMS (ex.: SnO2, WO3, CuO e NiO), previamente preparados pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas. Já os compósitos OMS-RGO serão sintetizados em uma única etapa a partir da cristalização assistida por micro-ondas de uma dispersão contendo a solução precursora dos sais metálicos do OMS, base química e óxido do grafeno. Espera-se que os MCats promovam a sensibilização eletrônica (controle do nível de Fermi) e química (enriquecimento da superfície com espécies reativas através da catálise) para prevenir a baixa seletividade, a resposta lenta e a desativação do sensor. Por outro lado, o RGO atuará como aceptor de elétrons para facilitar a interação entre os OMSs e os VOCs via interações químicas do tipo pi-pi, além de aumentar a área superficial do compósito. Os principais benefícios do RGO consistem no aumento do processo de adsorção, sensibilidade, reversibilidade e limites de detecção dos sensores. Ambos os tipos de compósitos serão avaliados na presença de diferentes VOCs (ex.: acetona, amônia, etanol e tolueno) por medidas condutométricas. A originalidade da proposta é que ao compreender as relações entre os efeitos das nanopartículas MCats e do RGO na interface com os OMSs será possível obter dispositivos mais sensíveis, seletivos e com menores tempos de resposta comparados com os já descritos na literatura. Como desafio, os compósitos serão testados em alta umidade relativa (ex.: de 90 a 95%) similares às condições da respiração humana. Com efeito, os materiais estudados podem ter potencial para diagnosticar doenças como diabetes e câncer de pulmão. Aliado ao desenvolvimento científico, busca-se a formação de recursos humanos em nível de graduação e pós-graduação com a nucleação de um jovem grupo de pesquisa no Departamento de Química e Ciências Ambientais da Unesp, câmpus de S. J. do Rio Preto. (AU)