Compósitos de ácido grafênico-óxidos metálicos ocos para sensor de gás

• Processo: 17/01267-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de maio de 2017 - 30 de abril de 2019
• 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 Materiais funcionais Óxidos metálicos Sensores de gases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ácido grafênico | Compostos Orgânicos Voláteis | Estruturas ocas | óxidos metálicos | Sensores de gás | Materiais Funcionais

Resumo

A inovação na ciência e tecnologia de sensores de gás é de grande importância para o desenvolvimento sustentável de novos materiais com melhores desempenho. O projeto de pesquisa refere-se à avaliação do uso do ácido grafênico (GA) em óxido metálicos semicondutores (OMSs) ocos do tipo-n (ex.: SnO2, CeO2, WO3) e tipo-p (ex.: CuO, Co3O4, Cr2O3) nos compósitos GA-OMS para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta de sensores de gás, principalmente, de compostos orgânicos voláteis (VOCs). O GA é um novo derivado de grafeno com uma quantidade quase estequiométrica de grupos funcionais de ácido carboxílico e será sintetizado pela reoxidação do óxido de grafeno. Os OMSs ocos nano ou microestrurados serão preparados a partir de moldes duros como SiO2, moldes moles (nano ou microemulsões), maturação de Ostwald durante síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas ou por efeito Kirkendall durante aquecimento em ar. Já os compósitos GA-OMS serão preparados por spray ultrassônico. Espera-se que o GA aumente a área superficial dos compósitos e contribua na adsorção seletiva de gases pela atuação dos seus grupos carboxílicos (via ligações de hidrogênio). Por outro lado, os principais benefícios das estruturas ocas dos OMSs seriam a melhor difusividade dos gases em suas camadas internas e externas e também o aumento do número de poros nas cascas dos óxidos. A quantidade de sítios ativos para adsorção do oxigênio e das moléculas do gás analito também é ampliada nas estruturas ocas. As respostas sensoras serão avaliadas na presença de diferentes concentrações (nas faixas de ppm e ppb) de VOCs (ex.: acetona, acetaldeído, etanol, metanol, benzeno, xileno e tolueno) e em alta umidade relativa (ex.: até 98%). A proposta é original pois se pretende estudar um novo derivado do grafeno em compósitos com OMSs ocos com intuito de obter dispositivos mais sensíveis, seletivos e com menores tempos de resposta comparados com os já descritos na literatura. Cabe ressaltar que o GA ainda não foi aplicado como sensor de gás. Aliado ao impacto científico, busca-se o incremento na formação de recursos humanos em nível de graduação e pós-graduação. (AU)

Publicações científicas

(15)

(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)

PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; VOLANTI, DIOGO P.. Effect of NiS nanosheets on the butanone sensing performance of ZnO hollow spheres under humidity conditions. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 334, MAY 1 2021. (20/06421-1, 16/25267-8, 18/01258-5, 18/00033-0, 17/01267-1)

SA, BRUNA S.; ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P.. Production of Nanostructured Silver from Waste Radiographic Films Using a Microwave-Assisted Hydrothermal Method. JOURNAL OF SUSTAINABLE METALLURGY, v. 4, n. 3, p. 407-411, SEP 2018. (17/01267-1, 17/13230-5)

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. (17/01267-1, 14/17343-0, 15/04511-5, 13/07296-2, 14/11410-8)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; OLIVEIRA, TAIS N. T.; VOLANTI, DIOGO P.. Bicone-like ZnO structure as high-performance butanone sensor. Materials Letters, v. 223, p. 142-145, JUL 15 2018. (17/01267-1, 16/25267-8, 16/04371-1, 13/23886-4, 16/22219-2)

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. (17/01267-1, 15/04511-5, 14/17343-0)

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. (16/04371-1, 17/01267-1, 15/05916-9, 14/17343-0, 13/23886-4)

PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; MAZON, TALITA; VOLANTI, DIOGO P.. Flexible room-temperature volatile organic compound sensors based on reduced graphene oxide-WO3 center dot 0.33H(2)O nano-needles. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 6, n. 11, p. 2822-2829, MAR 21 2018. (16/04371-1, 17/01267-1, 13/23886-4, 16/25267-8)

GOTTARDO, BIANCA; LEMES, THIAGO H.; BYZYNSKI, GABRIELA; PAZIANI, MARIO H.; VON-ZESKA-KRESS, MARCIA R.; DE ALMEIDA, MARGARETE T. G.; VOLANTI, DIOGO P.. One-Pot Synthesis and Antifungal Activity of Nontoxic Silver-Loaded Hydroxyapatite Nanocomposites against Candida Species. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 2, n. 4, p. 2112-2120, APR 2019. (17/01267-1, 15/04511-5)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; FONSECA, CRISTIANE S.; VOLANTI, DIOGO P.. Effective reduced graphene oxide sheets/hierarchical flower-like NiO composites for methanol sensing under high humidity. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY, v. 42, n. 11, p. 8638-8645, JUN 7 2018. (16/04371-1, 17/01267-1, 13/23886-4, 16/25267-8)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P.. Porous CeO2 nanospheres for a room temperature triethylamine sensor under high humidity conditions. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY, v. 42, n. 19, p. 15954-15961, OCT 7 2018. (17/01267-1, 17/13230-5, 16/25267-8)

VIOTO, GABRIEL C. N.; PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; VOLANTI, DIOGO P.. Enhancement of 2-butanone sensing properties of SiO2@CoO core-shell structures. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 14, p. 22692-22698, OCT 1 2020. (17/01267-1, 18/01258-5, 18/00033-0, 16/25267-8, 17/13230-5, 18/08271-7)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; MAZON, TALITA; DIPPEL, ANN-CHRISTIN; KOZIEJ, DOROTA; VOLANTI, DIOGO P.. Reoxidation of graphene oxide: Impact on the structure, chemical composition, morphology and dye adsorption properties. Applied Surface Science, v. 567, NOV 30 2021. (13/07296-2, 18/08271-7, 20/06421-1, 16/25267-8, 18/00033-0, 17/01267-1)

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. (17/01267-1, 16/25267-8, 13/23886-4, 14/17343-0, 18/00033-0)

OLIVEIRA, TAIS N. T.; PERFECTO, TARCISIO M.; ZITO, CECILIA A.; VOLANTI, DIOGO P.. Improved triethylamine sensing properties by designing an In2O3/ ZnO heterojunction. SENSORS AND ACTUATORS REPORTS, v. 3, NOV 2021. (16/25267-8, 18/00033-0, 18/01258-5, 19/12345-9, 20/06421-1, 17/01267-1)

ZITO, CECILIA A.; PERFECTO, TARCISIO M.; DIPPEL, ANN-CHRISTIN; VOLANTI, DIOGO P.; KOZIEJ, DOROTA. Low-Temperature Carbon Dioxide Gas Sensor Based on Yolk-Shell Ceria Nanospheres. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 12, n. 15, p. 17757-17763, APR 15 2020. (17/01267-1, 18/00033-0, 18/01258-5, 18/08271-7, 16/25267-8)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa