Desenvolvimento de sensores SnS2/rGO/Pd para a detecção de hidrogênio

• Processo: 24/22792-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Valmor Roberto Mastelaro
• Beneficiário: Julia Coelho Tagliaferro
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Heteroestruturas Paládio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dicalcogenetos | grafeno reduzido | heteroestrutura | paládio | Sensores de hidrogenio | Materiais cerâmicos semicondutores

Resumo

O hidrogênio (H2) é um gás promissor para substituir combustíveis fósseis devido ao seu potencial como fonte de energia renovável, com emissão zero de carbono. Contudo, o H2 possui desafios relacionados à segurança, como alta propensão a vazamentos, ser um gás inodoro e de alta inflamabilidade. O H2 é explosivo em concentrações maiores que 4% em volume, o que torna essencial o desenvolvimento de sensores que combinem alta resposta e seletividade, mantendo a temperatura de operação próxima a temperatura ambiente. Recentemente, estudos com materiais dicalcogenetos de metal de transição (TMDs) têm se mostrado um bom candidato para ser aplicado como sensor de gás. Dentre os TMDs, o composto SnS2 tem sido aplicado como sensor de diferentes tipos de gases, mas ainda pouco explorado como sensor do H2. Neste contexto, estamos propondo o desenvolvimento de sensores de H2 baseados no composto dicalcogeneto SnS2 formando uma heterojunção com o grafeno reduzido (rGO), formando o composto SnS2/rGO, e decorado com partículas de paládio (Pd). A formação de uma heteroestrutura do SnS2 com o rGO deve levar uma redução significativa da temperatura de operação do sensor devido as propriedades elétricas do rGO. Trabalhos presentes na literatura mostram que a decoração por paládio (Pd) tem uma influência positiva sobre a sensibilidade e seletividade do material em relação ao gás H2. O efeito do tamanho das nanopartículas de paládio nas propriedades sensoras será realizado através do uso de duas diferentes técnicas de deposição, por rota química e magnetron sputtering, sendo que a técnica de magnetron sputtering permitirá a deposição de "single atoms". A influência da presenção de defeitos no material sensor será também avaliada. Para isso, estamos propondo a realização de um estágio BEPE visando investigar a influência da criação de defeitos cristalinos gerados por irradiação iônica nas propriedades dos sensores a base de SnS2, e como estas propriedades se comparam com as das amostras decoradas com nanopartículas de paládio.