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Síntese e caracterização de heteroestruturas de ZnO/SnO2 obtidas pelo método hidrotermal: aplicação como sensores de gás

Processo: 13/09573-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
Vigência (Término): 30 de setembro de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Elson Longo da Silva
Beneficiário:Luís Fernando da Silva
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
Bolsa(s) vinculada(s):15/20124-1 - Semicondutores óxidos nanoestruturados: síntese não-aquosa e propriedades sensoras, BE.EP.PD
Assunto(s):Propriedades elétricas   Óxido de zinco   Dióxido de estanho   Heteroestruturas   Sensores de gases

Resumo

Atualmente, a alta produção agrícola deve-se à utilização de fertilizantes, entre os quais os nitrogenados são essenciais para culturas de grande porte, como milho e arroz. O principal problema nessa área reside nos baixos índices efetivos de aproveitamento, já que grande parte do nitrogênio aplicado é perdido por volatilização. Esse processo envolve a oxidação destas fontes no solo, gerando assim NOx, o qual é um gás de efeito estufa. Assim, são necessárias estratégias efetivas de se detectar e quantificar gases NOx no ambiente de forma eficiente. Entre os materiais com grande potencial para atuar como sensores de gás, o óxido de zinco (ZnO) e óxido de estanho (SnO2) têm sido promissores. Porém, efeitos eletrônicos adversos durante o processo de separação de cargas, e consequente formação de sinal (recombinação de portadores) reduzem a potencialidade destes materiais. Existem poucos estudos sobre o efeito da iluminação em energia superior à de bandgap dos materiais (levando à separação de cargas) no desempenho destes como sensores. Recentemente, heteroestruturas de óxidos semicondutores têm sido investigadas como estratégia para redução dos eventos de recombinação. A heteroestrutura ZnO/SnO2 ainda foi pouco estudada, bem como suas propriedades sensoras sob iluminação UV. Desta forma, este projeto visa a síntese de nanoestruturas de ZnO e SnO2 e heteroestruturas ZnO/SnO2 utilizando tratamentos hidrotermais, e sua aplicação como sensor de NOx com e sem iluminação UV. Na síntese será utilizado o método sol-gel assistido por cristalização hidrotermal, que possibilita as sínteses de ambos os materiais e das heteroestruturas. As heteroestruturas serão preparadas com diferentes proporções Zn:Sn, e além da caracterização através das técnicas convencionais, como uma proposta inovadora neste projeto, propõe-se um estudo "in-situ" da estrutura eletrônica e a curta distância através da técnica de espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) a fim de avaliar o efeito da proporção Zn:Sn e da exposição das amostras a diferentes tipos de gases, em especial NOx.

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
Sensor de acetona poderá facilitar o monitoramento do diabetes 

Publicações científicas (12)
(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)
LAVINSEKY, ANDERSON B. S.; WELSCH, ANNA-MARIA; KENNEDY, BRENDAN J.; BERNARDI, MARIA I. B.; MASTELARO, VALMOR R. Order-disorder phenomena and octahedral tilting in SrTi1-xSnxO3 perovskites - A structural and spectroscopic study. Journal of Solid State Chemistry, v. 269, p. 521-531, JAN 2019. Citações Web of Science: 0.
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.; DE MENDONCA, VAGNER R.; CARVALHO, KELE T. G.; LONGO, ELSON; RIBEIRO, CAUE; MASTELARO, VALMOR R. An Understanding of the Photocatalytic Properties and Pollutant Degradation Mechanism of SrTiO3 Nanoparticles. Photochemistry and Photobiology, v. 92, n. 3, p. 371-378, MAY-JUN 2016. Citações Web of Science: 11.
COLETTA, VITOR C.; MARCOS, FRANCIELLE C. F.; NOGUEIRA, FRANCISCO G. E.; BERNARDI, MARIA I. B.; MICHALOWICZ, ALAIN; GONCALVES, RENATO V.; ASSAF, ELISABETE M.; MASTELARO, VALMOR R. In situ study of copper reduction in SrTi1-xCuxO3 nanoparticles. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 18, n. 3, p. 2070-2079, JAN 21 2016. Citações Web of Science: 7.
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.
DA SILVA, LUIS F.; M'PEKO, JEAN-CLAUDE; ANDRES, JUAN; BELTRAN, ARMANDO; GRACIA, LOURDES; BERNARDI, MARIA I. B.; MESQUITA, ALEXANDRE; ANTONELLI, EDUARDO; MOREIRA, MARIO L.; MASTELARO, VALMOR R. Insight into the Effects of Fe Addition on the Local Structure and Electronic Properties of SrTiO3. Journal of Physical Chemistry C, v. 118, n. 9, p. 4930-4940, MAR 6 2014. Citações Web of Science: 29.
DA SILVA, LUIS F.; CATTO, ARIADNE C.; AVANSI, JR., WALDIR; CAVALCANTE, LAECIO S.; ANDRES, JUAN; AGUIR, KHALIFA; MASTELARO, VALMOR R.; LONGO, ELSON. A novel ozone gas sensor based on one-dimensional (1D) alpha-Ag2WO4 nanostructures. NANOSCALE, v. 6, n. 8, p. 4058-4062, 2014. Citações Web of Science: 53.

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