Influência dos defeitos eletrônicos e estruturais em sensores à base de In2O3 decorados com metais nobres para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos

• Processo: 24/03388-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de outubro de 2024
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2027
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Diogo Paschoalini Volanti
• Beneficiário: Gustavo Sanghikian Marques dos Santos
• 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): Materiais compósitos Micro-organismos Semicondutores Sensores Voláteis Materiais funcionais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: compósitos | micro-organismos | semicondutores | Sensores | Vacâncias de Oxigênio | voláteis | Materiais funcionais

Resumo

O intuito desta proposta é testar sensores à base de In2O3 derivados de estruturas metal-orgânicas (MOF) através do processo de deposição com metais nobres (Ag ou Pt) para a detecção de moléculas voláteis microbianas. A adição da Ag provoca a transferência de elétrons com o In2O3 pela mudança no estado de oxidação do metal. Por outro lado, a Pt atua na ativação e spill-over dos gases analitos causando mudanças na concentração de oxigênios ionosorvidos na superfície do material. Com isso, a proposta avaliará a eficácia de sensores decorados com metais nobres em comparação com estrutura pura de In2O3, visando aprimorar seletividade, sensibilidade, tempo de resposta e temperatura de operação na detecção de mVOCs. A constatação de mVOCs é crucial para aplicações como diagnóstico de doenças e controle da deterioração de alimentos. Além disso, o estudo dos defeitos eletrônicos através da existência de vacâncias de oxigênio é fundamental para compreender os efeitos no sensor. Esses defeitos eletrônicos (vacâncias de oxigênio) serão investigados por EPR, XPS e complementados com DFT através do projeto BEPE proposto. Os sensores serão preparados por meio da degradação térmica controlada de MOFs e previamente sintetizadas pelo método solvotérmico assistido por micro-ondas e spray ultrassônico. As respostas dos sensores serão examinadas em diferentes concentrações de mVOCs na faixa de partes por milhão (ppm), como 1-pentanol, 3-metil-1-butanol, 2-nonanona, 2-butanona e acetato de etila, em um ambiente com umidade relativa controlada variando de 30 a 85% e temperaturas de operação (150 a 400 °C). Os sensores serão caracterizados post-mortem para correlacionar a sua desativação com possíveis mudanças estruturais. Almeja-se que a deposição de metal nobre contribua para um melhor desempenho do sensor, com menor temperatura de operação e menor limite de detecção.