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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
Vigência (Início): 01 de maio de 2024
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2026
Área do 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
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.

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