Síntese e Caracterização de Heteroestruturas de ZnO/SnO2 obtidas pelo Método Hidrotermal: Aplicação como Sensores de Gás

Resumo

Atualmente, a alta produção agrícola deve-se à utilização de fertilizantes, entre os quais os nitrogenados são essenciais para culturas de grande porte, como milho e arroz. O principal problema nessa área reside nos baixos índices efetivos de aproveitamento, já que grande parte do nitrogênio aplicado é perdido por volatilização. Esse processo envolve a oxidação destas fontes no solo, gerando assim NOx, o qual é um gás de efeito estufa. Assim, são necessárias estratégias efetivas de se detectar e quantificar gases NOx no ambiente de forma eficiente. Entre os materiais com grande potencial para atuar como sensores de gás, o óxido de zinco (ZnO) e óxido de estanho (SnO2) têm sido promissores. Porém, efeitos eletrônicos adversos durante o processo de separação de cargas, e consequente formação de sinal (recombinação de portadores) reduzem a potencialidade destes materiais. Existem poucos estudos sobre o efeito da iluminação em energia superior à de bandgap dos materiais (levando à separação de cargas) no desempenho destes como sensores. Recentemente, heteroestruturas de óxidos semicondutores têm sido investigadas como estratégia para redução dos eventos de recombinação. A heteroestrutura ZnO/SnO2 ainda foi pouco estudada, bem como suas propriedades sensoras sob iluminação UV. Desta forma, este projeto visa a síntese de nanoestruturas de ZnO e SnO2 e heteroestruturas ZnO/SnO2 utilizando tratamentos hidrotermais, e sua aplicação como sensor de NOx com e sem iluminação UV. Na síntese será utilizado o método sol-gel assistido por cristalização hidrotermal, que possibilita as sínteses de ambos os materiais e das heteroestruturas. As heteroestruturas serão preparadas com diferentes proporções Zn:Sn, e além da caracterização através das técnicas convencionais, como uma proposta inovadora neste projeto, propõe-se um estudo "in-situ" da estrutura eletrônica e a curta distância através da técnica de espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) a fim de avaliar o efeito da proporção Zn:Sn e da exposição das amostras a diferentes tipos de gases, em especial NOx.