Sensores à base de óxido de grafeno reduzido-WO3 e Ag-WO3 obtidos por spray ultrassônico assistido por micro-ondas e depositados em papel para detecção de compostos orgânicos voláteis

Resumo

O avanço da ciência e tecnologia de sensores é de grande importância para o desenvolvimento sustentável da sociedade, e alguns dos maiores problemas são a fabricação de sensores com alto desempenho em baixa temperatura de operação e também a redução do custo de produção. Nesse sentido, a presente proposta de pesquisa objetiva estudar os efeitos da prata (Ag) e do óxido de grafeno reduzido (RGO) nos compósitos com trióxido de tungstênio (WO3) para a detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em temperatura ambiente em substratos de papel. Os compósitos Ag-WO3 serão obtidos pela fotodeposição de nanopartículas (NPs) de Ag na superfície do WO3 previamente preparado pelo método de síntese de spray ultrassônico assistido por micro-ondas (SUAM). Dessa forma, as NPs de Ag atuarão na sensibilização eletrônica da superfície do WO3 devido à mudança no estado de oxidação da Ag causada pelas reações redox com os VOCs. Já as estruturas do tipo RGO-WO3 serão sintetizadas em uma única etapa pelo método de SUAM pela redução do óxido de grafite (GO) a RGO. A função do RGO é atuar como aceptor de elétrons na heteroestrutura, causando a variação da banda de gap do WO3 para facilitar a condução eletrônica no material. Assim, os benefícios da Ag e do RGO consistem no aumento do processo de adsorção, sensibilidade, reversibilidade e limites de detecção dos sensores, melhorando a detecção a temperatura ambiente. Ambos os tipos de compósitos serão avaliados na presença de diferentes concentrações de VOCs (ex.: acetona, tolueno e 2-butanona) por medidas condutométricas. Portanto, os principais desafios da proposta são as sínteses dos materiais pelo novo método SUAM; a produção dos sensores à base de Ag-WO3 e RGO-WO3 depositados em eletrodos interdigitais de grafite em papel e, finalmente, a aplicação na detecção de VOCs a temperatura ambiente. Com efeito, os materiais estudados podem ter potencial para o desenvolvimento de novos sensores para diagnóstico não invasivo de doenças correlacionadas à emissão de VOCs na respiração (ex.: diabetes, câncer de pulmão e câncer de fígado). Esta proposta contará com o apoio do auxílio à pesquisa regular financiado pela FAPESP (Processo 14/17343-0).