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

Processo: 14/17343-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de março de 2015 - 28 de fevereiro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Diogo Paschoalini Volanti
Beneficiário:Diogo Paschoalini Volanti
Instituição-sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
Assunto(s):Compostos orgânicos voláteis  Semicondutores  Óxidos metálicos  Grafenos 

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)

Publicações científicas (11)
(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)
MODENES-JUNIOR, MARCO A.; ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P. Ethanol detection using composite based on reduced graphene oxide and CuO hierarchical structure under wet atmosphere. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-ADVANCED FUNCTIONAL SOLID-STATE MATERIALS, v. 248, SEP 2019. Citações Web of Science: 0.
BYZYNSKI, GABRIELA; VOLANTI, DIOGO P.; RIBEIRO, CAU; MASTELARO, VALMOR R.; LONGO, ELSON. Direct photo-oxidation and superoxide radical as major responsible for dye photodegradation mechanism promoted by TiO2-rGO heterostructure. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 29, n. 19, p. 17022-17037, OCT 2018. Citações Web of Science: 4.
ZITO, CECILIA A.; ORLANDI, MARCELO O.; VOLANTI, DIOGO P. Accelerated microwave-assisted hydrothermal/solvothermal processing: Fundamentals, morphologies, and applications. Journal of Electroceramics, v. 40, n. 4, p. 271-292, JUN 2018. Citações Web of Science: 3.
BYZYNSKI, GABRIELA; PEREIRA, ANDREZA PRADO; VOLANTI, DIOGO P.; RIBEIRO, CAUE; LONGO, ELSON. High-performance ultraviolet-visible driven ZnO morphologies photocatalyst obtained by microwave-assisted hydrothermal method. JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY, v. 353, p. 358-367, FEB 15 2018. Citações Web of Science: 7.
ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P. Palladium-Loaded Hierarchical Flower-like Tin Dioxide Structure as Chemosensor Exhibiting High Ethanol Response in Humid Conditions. ADVANCED MATERIALS INTERFACES, v. 4, n. 22 NOV 23 2017. Citações Web of Science: 10.
ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P. Impact of reduced graphene oxide on the ethanol sensing performance of hollow SnO2 nanoparticles under humid atmosphere. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 244, p. 466-474, JUN 2017. Citações Web of Science: 48.
BYZYNSKI, GABRIELA; MELO, CAMILA; VOLANTI, DIOGO P.; FERRER, MATEUS M.; GOUVEIA, AMANDA F.; RIBEIRO, CAUE; ANDRES, JUAN; LONGO, ELSON. The interplay between morphology and photocatalytic activity in ZnO and N-doped ZnO crystals. MATERIALS & DESIGN, v. 120, p. 363-375, APR 15 2017. Citações Web of Science: 26.
VESSALLI, BEATRIZ A.; ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P.; MAZON, TALITA. ZnO nanorods/graphene oxide sheets prepared by chemical bath deposition for volatile organic compounds detection. Journal of Alloys and Compounds, v. 696, p. 996-1003, MAR 5 2017. Citações Web of Science: 25.
OLIVEIRA, CIBELE A.; VOLANTI, DIOGO P.; NOGUEIRA, ANDRE E.; ZAMPERINI, CAMILA A.; VERGANI, CARLOS E.; LONGO, ELSON. Well-designed beta-Ag2MoO4 crystals with photocatalytic and antibacterial activity. MATERIALS & DESIGN, v. 115, p. 73-81, FEB 5 2017. Citações Web of Science: 16.
PERFECTO, T. M.; ZITO, C. A.; VOLANTI, D. P. Room-temperature volatile organic compounds sensing based on WO3 center dot 0.33H(2)O, hexagonal-WO3, and their reduced graphene oxide composites. RSC ADVANCES, v. 6, n. 107, p. 105171-105179, 2016. Citações Web of Science: 14.

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