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Heteroestruturas do tipo ZnO/NiO derivadas de estruturas metal-orgânicas para a detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos

Processo: 22/05381-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Diogo Paschoalini Volanti
Beneficiário:Reinaldo dos Santos Theodoro
Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):24/12700-1 - Sensores à base de MnOx/ZnO fabricados por pirólise de spray de chama para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos, BE.EP.DR
Assunto(s):Compostos orgânicos voláteis   Heteroestruturas   Sensores de gases   Materiais funcionais
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Compostos Orgânicos Voláteis | estruturas metal-orgânicas | heteroestruturas | NiO | Sensores de gás | Materiais Funcionais

Resumo

A motivação desta pesquisa é a detecção de compostos orgânicos voláteis específicos produzidos por micro-organismos responsáveis por doenças e a qualidade dos alimentos. Entretanto, não existem muitos estudos na literatura que tratam da detecção rápida e com baixo limite de detecção desses compostos orgânicos voláteis produzidos por micro-organismos (microbial volatile organic compounds, mVOCs). A proposta é avaliar o NiO, óxido semicondutor do tipo-p, no papel de material sensor em heteroestruturas derivadas de estruturas metal-organicas (metal-organic frameworks, MOF). Ademais, será estudado o efeito de junções dos tipos n-p para otimizar a sensitividade, seletividade e o tempo de detecção dos mVOCs. Os óxidos metálicos semicondutores (SMOs) presentes na composição das heteroestruturas são NiO (tipo-p) e ZnO (tipo-n). Os sensores nanoestruturados serão preparados a partir da decomposição térmica em atmosfera controlada das MOFs preparadas previamente por spray ultrassônico combinado com o método solvotérmico assistido por micro-ondas. As respostas dos sensores serão avaliadas em diferentes faixas de concentrações (em ppm) dos mVOCs em condições a seco e em umidade controlada. Espera-se que as MOFs aumentem a área superficial e a porosidade das heterostruturas e contribuam na adsorção seletiva dos mVOCs, além de melhor difusividade em suas camadas internas e externas. Além disso, os sítios de adsorção de oxigênio e do gás analito, bem como o transporte eletrônico também devem ser ampliados nas estruturas porosas. A proposta é uma abordagem original e promissora, pois faltam estudos de síntese de sensores altamente porosos de ZnO/NiO para detectar os mVOCs com alta sensibilidade, seletividade, estabilidade, reprodutibilidade e que resista a interferência da umidade relativa do meio. (AU)

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Publicações científicas (4)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
GROPELO, HENRIQUE DA SILVA; THEODORO, REINALDO DOS SANTOS; DOS SANTOS, GUSTAVO SANGHIKIAN MARQUES; PERFECTO, TARCISIO MICHELI; VOLANTI, DIOGO PASCHOALINI. Crystallite size control in MOF-5-derived nanostructured ZnO sensors for detecting 1-pentanol. Journal of Alloys and Compounds, v. 1036, p. 12-pg., . (22/05381-1, 22/14720-4, 24/03388-4, 20/06421-1)
DOS SANTOS, GUSTAVO SANGHIKIAN MARQUES; THEODORO, REINALDO DOS SANTOS; GERA, GABRIELA OLIVEIRA; PERFECTO, TARCISIO MICHELI; VOLANTI, DIOGO PASCHOALINI. Ethyl Acetate Detection Using Mixed-Phase In2O3 Nanorods. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 8, n. 22, p. 12-pg., . (22/14720-4, 24/15260-2, 24/03388-4, 20/06421-1, 22/05381-1, 24/12700-1)
ZITO, CECILIA A.; THEODORO, REINALDO S.; PERFECTO, TARCISIO M.; DE SA, BRUNA S.; VIOTO, GABRIEL C. N.; VOLANTI, DIOGO P.. Enhanced butanone chemoresistive sensor utilizing cobalt oxide nanoparticles. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 50, n. 15, p. 7-pg., . (18/08271-7, 20/02471-4, 18/01258-5, 17/01267-1, 18/00033-0, 16/25267-8, 20/05233-7, 20/06421-1, 22/05381-1)
PACIENCIA, FABIOLA C.; THEODORO, REINALDO DOS S.; SANTOS, GUSTAVO S. M.; PERFECTO, TARCISIO M.; VOLANTI, DIOGO P.. Micrometric Co3O4/ZIF-67 with high toluene detection capability. MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, v. 192, p. 11-pg., . (22/14720-4, 22/05381-1, 20/06421-1, 24/03388-4, 20/02471-4)