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Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de ZnO: aplicação como sensores de gás

Processo: 12/15170-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2012
Vigência (Término): 31 de agosto de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Valmor Roberto Mastelaro
Beneficiário:Ariadne Cristina Catto
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Propriedades elétricas   Caracterização estrutural

Resumo

O composto óxido de zinco (ZnO) foi um dos primeiros materiais na forma de filmes finos a ser aplicado como sensor de gases. Ainda que uma quantidade significativa de trabalhos sobre a utilização do ZnO como sensor tenha sido publicada nos últimos anos, o aumento da sensibilidade e da seletividade em relação a detecção de certos tipos gases e sua utilização em uma temperatura mais próxima a ambiente continuam sendo objetivos a serem alcançados por um grande número de pesquisadores. Diferentes trabalhos têm mostrado que estes fatores podem ser fortemente afetados através de alterações na morfologia e no tamanho das partículas, bem como através da adição de dopantes ou do uso de catalisadores. Neste contexto, este projeto de Doutorado propõe a realização da síntese do composto ZnO puro e dopado com cobalto (Zn1-xCoxO) na forma de filmes finos e espessos através de três diferentes metodologias de síntese: o método dos precursores poliméricos, o método hidrotermal convencional ou assistido por micro-ondas e o método de evaporação utilizando feixe de elétrons. Através da utilização destas técnicas, amostras de ZnO e (x= 1, 2,5, e 5 % mol) micro ou nanoestruturadas exibindo diferentes morfologias serão obtidas na forma de pó e também na forma de filmes finos e espessos. Amostras de ZnO e Zn1-xCoxO na forma de pó serão utilizadas como alvo para a evaporação dos filmes finos por feixe de elétrons. Além da caracterização através das técnicas convencionais, como uma proposta inovadora neste projeto, estamos propondo realizar um estudo "in-situ" da estrutura eletrônica e a curta distância destas amostras através da técnica de espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) a fim de avaliar o efeito da dopagem e da exposição das amostras a diferentes tipos de gases. Finalmente, os filmes de melhor qualidade serão caracterizados quanto a sua capacidade de serem utilizados como sensores de gás através da realização de medidas elétricas.

Publicações científicas (7)
(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)
DA SILVA, LUIS F.; M'PEKO, J. -C.; CATTO, ARIADNE C.; BERNARDINI, SANDRINE; MASTELARO, VALMOR R.; AGUIR, KHALIFA; RIBEIRO, CAUE; LONGO, ELSON. UV-enhanced ozone gas sensing response of ZnO-SnO2 heterojunctions at room temperature. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 240, p. 573-579, MAR 2017. Citações Web of Science: 33.
DA SILVA, LUIS F.; CATTO, ARIADNE C.; AVANSI, JR., WALDIR; CAVALCANTE, LAECIO S.; MASTELARO, VALMOR R.; ANDRES, JUAN; AGUIR, KHALIFA; LONGO, ELSON. Acetone gas sensor based on alpha-Ag2WO4 nanorods obtained via a microwave-assisted hydrothermal route. Journal of Alloys and Compounds, v. 683, p. 186-190, OCT 25 2016. Citações Web of Science: 25.
CATTO, ARIADNE C.; DA SILVA, LUIS F.; BERNARDI, MARIA INES B.; BERNARDINI, SANDRINE; AGUIR, KHALIFA; LONGO, ELSON; MASTELARO, VALMOR R. Local Structure and Surface Properties of CoxZn1-xO Thin Films for Ozone Gas Sensing. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 8, n. 39, p. 26066-26072, OCT 5 2016. Citações Web of Science: 23.
DA SILVA, LUIS F.; LOPES, OSMANDO F.; CATTO, ARIADNE C.; AVANSI, JR., WALDIR; BERNARDI, MARIA I. B.; LI, MAXIMO SIU; RIBEIRO, CAUE; LONGO, ELSON. Hierarchical growth of ZnO nanorods over SnO2 seed layer: insights into electronic properties from photocatalytic activity. RSC ADVANCES, v. 6, n. 3, p. 2112-2118, 2016. Citações Web of Science: 15.
DA SILVA, LUIS F.; MASTELARO, VALMOR R.; CATTO, ARIADNE C.; ESCANHOELA, JR., CARLOS A.; BERNARDINI, SANDRINE; ZILIO, SERGIO C.; LONGO, ELSON; AGUIR, KHALIFA. Ozone and nitrogen dioxide gas sensor based on a nanostructured SrTi0.85Fe0.15O3 thin film. Journal of Alloys and Compounds, v. 638, p. 374-379, JUL 25 2015. Citações Web of Science: 22.
CATTO, ARIADNE C.; DA SILVA, LUIS F.; RIBEIRO, CAUE; BERNARDINI, SANDRINE; AGUIR, KHALIFA; LONGO, ELSON; MASTELARO, VALMOR. R. An easy method of preparing ozone gas sensors based on ZnO nanorods. RSC ADVANCES, v. 5, n. 25, p. 19528-19533, 2015. Citações Web of Science: 37.
CATTO, ARIADNE C.; DA SILVA, LUIS F.; BERNARDI, MARIA I. B.; LI, MAXIMO S.; LONGO, ELSON; LISBOA-FILHO, PAULO N.; NASCIMENTO, OTACIRO R.; MASTELARO, VALMOR R. An investigation into the influence of zinc precursor on the microstructural, photoluminescence, and gas-sensing properties of ZnO nanoparticles. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH, v. 16, n. 12 DEC 2014. Citações Web of Science: 9.

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