Heteroestruturas do tipo ZnO/NiO derivadas de estruturas metal-orgânicas para a detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos

• Processo: 22/05381-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Diogo Paschoalini Volanti
• Beneficiário: Reinaldo dos Santos Theodoro
• 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
• Vinculado ao auxílio: 18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/12700-1 - Sensores à base de MnOx/ZnO fabricados por pirólise de spray de chama para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos, BE.EP.DR
• Assunto(s): Compostos orgânicos voláteis Heteroestruturas Sensores de gases Materiais funcionais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Compostos Orgânicos Voláteis | estruturas metal-orgânicas | heteroestruturas | NiO | Sensores de gás | Materiais Funcionais

Resumo

A motivação desta pesquisa é a detecção de compostos orgânicos voláteis específicos produzidos por micro-organismos responsáveis por doenças e a qualidade dos alimentos. Entretanto, não existem muitos estudos na literatura que tratam da detecção rápida e com baixo limite de detecção desses compostos orgânicos voláteis produzidos por micro-organismos (microbial volatile organic compounds, mVOCs). A proposta é avaliar o NiO, óxido semicondutor do tipo-p, no papel de material sensor em heteroestruturas derivadas de estruturas metal-organicas (metal-organic frameworks, MOF). Ademais, será estudado o efeito de junções dos tipos n-p para otimizar a sensitividade, seletividade e o tempo de detecção dos mVOCs. Os óxidos metálicos semicondutores (SMOs) presentes na composição das heteroestruturas são NiO (tipo-p) e ZnO (tipo-n). Os sensores nanoestruturados serão preparados a partir da decomposição térmica em atmosfera controlada das MOFs preparadas previamente por spray ultrassônico combinado com o método solvotérmico assistido por micro-ondas. As respostas dos sensores serão avaliadas em diferentes faixas de concentrações (em ppm) dos mVOCs em condições a seco e em umidade controlada. Espera-se que as MOFs aumentem a área superficial e a porosidade das heterostruturas e contribuam na adsorção seletiva dos mVOCs, além de melhor difusividade em suas camadas internas e externas. Além disso, os sítios de adsorção de oxigênio e do gás analito, bem como o transporte eletrônico também devem ser ampliados nas estruturas porosas. A proposta é uma abordagem original e promissora, pois faltam estudos de síntese de sensores altamente porosos de ZnO/NiO para detectar os mVOCs com alta sensibilidade, seletividade, estabilidade, reprodutibilidade e que resista a interferência da umidade relativa do meio.

Publicações científicas

(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.; THEODORO, REINALDO S.; PERFECTO, TARCISIO M.; DE SA, BRUNA S.; VIOTO, GABRIEL C. N.; VOLANTI, DIOGO P.. Enhanced butanone chemoresistive sensor utilizing cobalt oxide nanoparticles. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 50, n. 15, p. 7-pg., 2024-06-05. (18/08271-7, 20/02471-4, 18/01258-5, 17/01267-1, 18/00033-0, 16/25267-8, 20/05233-7, 20/06421-1, 22/05381-1)