Síntese e caracterização do sistema nanoestruturado Sr1-XLaxTi1-yFeyO3: Aplicação como sensor de gás

Autor(es)

Carlos Augusto Escanhoela Júnior

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2015-05-07

Membros da banca

Valmor Roberto Mastelaro; José Antonio Eiras; Santiago José Alejandro Figueroa; Maximo Siu Li; Marcelo Ornaghi Orlandi

• Orientador: Valmor Roberto Mastelaro

Resumo

Os materiais de estrutura perovskita compreendem um vasto grupo de compostos cuja estrutura na sua forma mais simples pode ser representada pela fórmula química ABO3. Uma das principais vantagens que a estrutura perovskita apresenta é o alto grau de flexibilidade em acomodar uma grande variedade de átomos nos sítios A e B, permitindo um maior controle de suas propriedades físicas e químicas bem como a manutenção de sua estrutura básica, mesmo para altas concentrações de átomos substituintes. Devido estas propriedades, estes materiais têm sido aplicados com sucesso como capacitores, varistores, fotoeletrodos, memóriasferroelétricas e sensores de gases. Nas últimas décadas, tem sido reportada a utilização do titanato de estrôncio (SrTiO3, ST) na forma de filmes finos e espessos como sensor de gás oxigênio em altas temperaturas (>500 °C). Recentemente, foi mostrado que o titanato de estrôncio dopado com Fe apresentava uma excelente sensibilidade ao gás ozônio. Entretanto, neste trabalho, somente uma composição foi caracterizada e nem todas as propriedades importantes em relação a esta aplicação foram completamente exploradas. Neste contexto, esta tese de doutorado teve como objetivo verificar o efeito da substituição do átomo de estrôncio pelo lantânio e do titânio pelo Ferro no composto SrTiO3 na forma de pó e filmes finos nanoestruturados com a finalidade de verificar o efeito destas substituições nas propriedades sensoras do material. Inicialmente, com o objetivo de avaliar a influência da adição de La na estrutura do composto ST, amostras na forma de pó do sistema Sr1-xLaxTiO3.(SLT) foram preparadas através do método dos precursores poliméricos. Posteriormente, pelo mesmo método, foram sintetizadas amostras do sistema SrTi1-xFexO3 (STF) e Sr1-XLaxTi1-yFeyO3 (SLTF). A partir das amostras na forma de pó e na forma de solução, filmes finos e espessos foram respectivamente obtidos através das técnicas de deposição por feixe de elétrons (EBD) e spin-coating (SC). As amostras nanoestruturadas na forma de pó e na forma de filmes foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia de absorção de raios X (XANES) na borda K do Ti e do Fe e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A análise morfológica foi realizada através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (MFA). As amostras do sistema STF e SLTF na forma de filmes finos foram avaliadas em relação à sensibilidade aos gases O3, NO2, NH3 e CO. Os resultados indicaram que os filmes do sistema SLTF depositados pela técnica de deposição por feixe de elétrons apresentam uma maior sensibilidade ao gás ozônio, enquanto o filme de mesma composição depositado pelo método de spin-coating apresentou uma melhor estabilidade e tempo de recuperação em relação a este mesmo gás. (AU)

• Processo FAPESP: 10/20582-6 - Síntese e Caracterização do Sistema Nanoestruturado Sr1-xAxTi1-yByO3 (A=La; B= Fe, W) : Aplicação como Sensor de Gás
• Beneficiário: Carlos Augusto Escanhoela Júnior
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado