Compósitos de ácido grafênico-óxidos metálicos ocos para sensor de gás

Resumo

A inovação na ciência e tecnologia de sensores de gás é de grande importância para o desenvolvimento sustentável de novos materiais com melhores desempenho. O projeto de pesquisa refere-se à avaliação do uso do ácido grafênico (GA) em óxido metálicos semicondutores (OMSs) ocos do tipo-n (ex.: SnO2, CeO2, WO3) e tipo-p (ex.: CuO, Co3O4, Cr2O3) nos compósitos GA-OMS para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta de sensores de gás, principalmente, de compostos orgânicos voláteis (VOCs). O GA é um novo derivado de grafeno com uma quantidade quase estequiométrica de grupos funcionais de ácido carboxílico e será sintetizado pela reoxidação do óxido de grafeno. Os OMSs ocos nano ou microestrurados serão preparados a partir de moldes duros como SiO2, moldes moles (nano ou microemulsões), maturação de Ostwald durante síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas ou por efeito Kirkendall durante aquecimento em ar. Já os compósitos GA-OMS serão preparados por spray ultrassônico. Espera-se que o GA aumente a área superficial dos compósitos e contribua na adsorção seletiva de gases pela atuação dos seus grupos carboxílicos (via ligações de hidrogênio). Por outro lado, os principais benefícios das estruturas ocas dos OMSs seriam a melhor difusividade dos gases em suas camadas internas e externas e também o aumento do número de poros nas cascas dos óxidos. A quantidade de sítios ativos para adsorção do oxigênio e das moléculas do gás analito também é ampliada nas estruturas ocas. As respostas sensoras serão avaliadas na presença de diferentes concentrações (nas faixas de ppm e ppb) de VOCs (ex.: acetona, acetaldeído, etanol, metanol, benzeno, xileno e tolueno) e em alta umidade relativa (ex.: até 98%). A proposta é original pois se pretende estudar um novo derivado do grafeno em compósitos com OMSs ocos com intuito de obter dispositivos mais sensíveis, seletivos e com menores tempos de resposta comparados com os já descritos na literatura. Cabe ressaltar que o GA ainda não foi aplicado como sensor de gás. Aliado ao impacto científico, busca-se o incremento na formação de recursos humanos em nível de graduação e pós-graduação. (AU)