Sensores à base de óxido de grafeno reduzido-WO3 e Ag-WO3 obtidos por spray ultrassônico assistido por micro-ondas e depositados em papel para detecção de compostos orgânicos voláteis

• Processo: 16/04371-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Vigência (Início): 01 de junho de 2016
• Vigência (Término): 31 de março de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Diogo Paschoalini Volanti
• Beneficiário: Tarcísio Micheli Perfecto
• 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): Grafenos Materiais funcionais Micro-ondas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Diagnóstico de baixo custo | Grafeno | Micro-ondas | Sensores em papel | Spray ultrassônico | Trióxido de Tungstênio | Materiais Funcionais

Resumo

O avanço da ciência e tecnologia de sensores é de grande importância para o desenvolvimento sustentável da sociedade, e alguns dos maiores problemas são a fabricação de sensores com alto desempenho em baixa temperatura de operação e também a redução do custo de produção. Nesse sentido, a presente proposta de pesquisa objetiva estudar os efeitos da prata (Ag) e do óxido de grafeno reduzido (RGO) nos compósitos com trióxido de tungstênio (WO3) para a detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em temperatura ambiente em substratos de papel. Os compósitos Ag-WO3 serão obtidos pela fotodeposição de nanopartículas (NPs) de Ag na superfície do WO3 previamente preparado pelo método de síntese de spray ultrassônico assistido por micro-ondas (SUAM). Dessa forma, as NPs de Ag atuarão na sensibilização eletrônica da superfície do WO3 devido à mudança no estado de oxidação da Ag causada pelas reações redox com os VOCs. Já as estruturas do tipo RGO-WO3 serão sintetizadas em uma única etapa pelo método de SUAM pela redução do óxido de grafite (GO) a RGO. A função do RGO é atuar como aceptor de elétrons na heteroestrutura, causando a variação da banda de gap do WO3 para facilitar a condução eletrônica no material. Assim, os benefícios da Ag e do RGO consistem no aumento do processo de adsorção, sensibilidade, reversibilidade e limites de detecção dos sensores, melhorando a detecção a temperatura ambiente. Ambos os tipos de compósitos serão avaliados na presença de diferentes concentrações de VOCs (ex.: acetona, tolueno e 2-butanona) por medidas condutométricas. Portanto, os principais desafios da proposta são as sínteses dos materiais pelo novo método SUAM; a produção dos sensores à base de Ag-WO3 e RGO-WO3 depositados em eletrodos interdigitais de grafite em papel e, finalmente, a aplicação na detecção de VOCs a temperatura ambiente. Com efeito, os materiais estudados podem ter potencial para o desenvolvimento de novos sensores para diagnóstico não invasivo de doenças correlacionadas à emissão de VOCs na respiração (ex.: diabetes, câncer de pulmão e câncer de fígado). Esta proposta contará com o apoio do auxílio à pesquisa regular financiado pela FAPESP (Processo 14/17343-0).

Publicações científicas

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(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)

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)

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)

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

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. (16/04371-1, 14/17343-0, 15/05916-9)

PERFECTO, T. M.; ZITO, C. A.; VOLANTI, D. P.. Design of nanostructured WO3 center dot 0.33H(2)O via combination of ultrasonic spray nozzle and microwave-assisted hydrothermal methods for enhancing isopropanol gas sensing at room temperature. CrystEngComm, v. 19, n. 20, p. 2733-2738, MAY 28 2017. (16/04371-1, 15/05916-9, 13/23886-4, 14/17343-0)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

PERFECTO, Tarcísio Micheli. Sensores à base de óxido de grafeno reduzido-WO3 e Ag-WO3 obtidos por spray ultrassônico assistido por micro-ondas e depositados em substratos flexíveis para detecção de compostos orgânicos voláteis. 2018. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas. São José do Rio Preto São José do Rio Preto.