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Nanocompositos a base de Grafeno reduzido (rGO) e Óxidos Semicondutores Metálicos (MOS) para Aplicação como sensores de Gases Tóxicos

Processo: 19/22076-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2020 - 31 de maio de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Valmor Roberto Mastelaro
Beneficiário:Valmor Roberto Mastelaro
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Pesq. associados:Luís Fernando da Silva ; Maria Inês Basso Bernardi ; Waldir Avansi Junior
Assunto(s):Nanocelulose  Nanocompósitos  Óxidos semicondutores  Grafenos 

Resumo

A detecção de diferentes tipos de gases está se tornando cada vez mais importante em nossa sociedade devido à necessidade de identificar gases tóxicos e vapores orgânicos para segurança ambiental e humana, para a emissão/controle no setor industrial e no diagnóstico médico. Esforços da comunidade científica atuando nesta área de pesquisa são dedicados à pesquisa de novos materiais capazes de detectar gases à temperatura ambiente, em condições ambientais padrão e que apresentem alta seletividade e sensibilidade. Dentre os materiais que tem sido considerado como promissores e que apresentam estas características é obtido através da associação dos óxidos metálicos semicondutores (MOS) e o grafeno reduzido (rGO). A associação do grafeno com MOS, comparado com sensores somente a base de MOS, tem mostrado um melhor desempenho na detecção de gases em muitos aspectos, como sensibilidade, tempos de resposta/recuperação e temperatura de operação. Ainda que diferentes trabalhos nesta temática tenham sido publicados recentemente, muitos aspectos da pesquisa nesta área ainda permanecem em aberto. Neste contexto, o objetivo geral do projeto de pesquisa é o estudo das propriedades sensoras em relação a diferentes gases tóxicos de materiais compósitos formados por grafeno reduzido (rGO) e óxidos metálicos semicondutores (MOS). A determinação de quais são as melhores condições (razão rGO/MOS e morfologia dos MOS) que levam a melhores propriedades sensoras e os mecanismos envolvidos no processo serão fundamentais para o sucesso do projeto. Para atingir estes objetivos, iremos obter amostras de grafeno reduzido (rGO) a partir do óxido de grafeno utilizando uma fonte de radiação laser; obter amostras nanoestruturadas na forma de pó dos óxidos semicondutores metálicos ZnO, In2O3-SnO2 (ITO), WO3 e CuO através do método dos precursores poliméricos; obter amostras nanoestruturadas dos MOS com diferentes morfologias utilizando nanocellose como template e finalmente, realizar a síntese dos nanocompositos MOS/rGO cujas propriedades sensoras serão caracterizadas. Como aspectos inovadores do projeto podem destacar o uso de radiação laser no processo de redução do grafeno e o uso da nanocelulose como template para obter óxidos metálicos com diferentes morfologias. As amostras obtidas serão caracterizadas através de técnicas convencionais e avançadas. Finalmente, as propriedades sensoras das amostras pré-selecionadas que apresentem um valor adequado de resistência serão avaliadas com diferentes gases tóxicos (CO, CO2, Acetona, Etanol, NO e O3). Esperamos com este projeto contribuir para o desenvolvimento científico e tecnológico desta tão importante área de pesquisa através de novas estratégias de síntese de materiais nanoestruturados produzindo sensores que atuem a temperatura ambiente e apresentem um melhor grau de seletividade. (AU)