Nanocompósitos a base de grafeno reduzido (rGO) e óxidos semicondutores metálicos (MOS) para aplicação como sensores de gases tóxicos

• Processo: 19/22076-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de junho de 2020 - 31 de maio de 2023
• 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
• Pesquisadores associados: Luís Fernando da Silva ; Maria Inês Basso Bernardi ; Waldir Avansi Junior
• Assunto(s): Materiais compósitos Grafenos Nanocompósitos Nanocelulose Óxidos semicondutores Sensores de gases Gás tóxico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Grafeno | nanocelulose | nanocompósitos | óxidos semicondutores | sensores gases tóxicos | materiais compositos a base de Grafeno

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)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DOS SANTOS SILVA, WEVERTON A.; DE LIMA, BRUNO S.; BERNARDI, MARIA I. B.; MASTELARO, VALMOR R.. Enhancement of the ozone-sensing properties of ZnO through chemical-etched surface texturing. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH, v. 24, n. 5, p. 11-pg., 2022-05-01. (19/22076-5, 18/07517-2, 13/07296-2, 19/22899-1)