Heteroestruturas de ZnO/SnO2: Caracterização Microestrutural e Avaliação do Desempenho Sensor

• Processo: 25/07284-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Luís Fernando da Silva
• Beneficiário: João Vitor Almas Francisco
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/02927-3 - Sensores de gases baseados em semicondutores do tipo-n operando a temperatura ambiente: investigação do desempenho e dos mecanismos envolvidos, AP.PNGP.PI
• Assunto(s): Heteroestruturas Sensores de gases Síntese química Dióxido de estanho Óxido de zinco Técnicas de caracterização elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: heteroestruturas | Sensores de gás | Síntese Química | SnO2 | ZnO | Caracterização elétrica

Resumo

Nas últimas décadas os óxidos metálicos semicondutores (MOXs) têm sido extensivamente investigados, atraindo grande atenção por apresentarem interessantes aplicações como em dispositivos eletrônicos, catálise heterogênea, sensores de gás, e produção de energia. Dentre os MOXs exibindo potenciais propriedades como sensores de gás, destacam-se os semicondutores do tipo-n, mais especificamente o ZnO e o SnO2. Ainda que uma quantidade significativa de trabalhos dedicados a investigação do SnO2 e ZnO como sensores de gás tenha sido publicada nos últimos anos, o aprimoramento da seletividade em relação a detecção de certos tipos gases e seu funcionamento em temperaturas mais próxima do ambiente continuam sendo os principais desafios a serem alcançados. Diferentes trabalhos têm mostrado que o desempenho sensor é significativamente influenciado pelo controle de determinados parâmetros de processamento do MOX (e.g. fonte precursora, tempo e temperatura de tratamento, pH da solução etc.). Neste contexto, este projeto de iniciação científica tem como objetivo a síntese de heteroestruturas de ZnO-SnO2 pelo método hidrotermal visando aplicação como sensores de vapores de compostos orgânicos voláteis (etanol e acetona). Os materiais sensores obtidos serão caracterizados por técnicas convencionais, como a difratometria de raios X, microscopia eletrônica, espectroscopia de fotoluminescência, e medidas elétricas (DC e AC). A escolha pelo método hidrotermal se deve a viabilidade de crescer diretamente sobre as plataformas sensoras estruturas orientadas de ZnO exibindo morfologia do tipo bastão. Inicialmente, será realizado um estudo sobre a influência do tempo e temperatura de tratamento hidrotérmico sobre as propriedades microestruturais do composto puro de ZnO. Após a otimização de tais parâmetros, a próxima etapa do projeto consistirá na decoração dos bastões de ZnO com nanopartículas (NPs) de SnO¿, através da pulverização de uma suspensão coloidal de SnO¿ sobre os bastões. Para isto, investigaremos o efeito de diferentes concentrações das NPs de SnO2 sobre as propriedades microestruturais e sensoras dos materiais obtidos. Ao final do projeto, se espera obter uma rota eficiente para obtenção de heteroestruturas de ZnO-SnO2 exibindo potencial como sensores de compostos orgânicos voláteis (VOCs) operando a temperaturas próxima do ambiente.