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Influence of morphology and heterostructure formation on the NO2 gas sensing properties of the ZnO-NiO system

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Autor(es):
Tagliaferro, Julia Coelho ; Komorizono, Amanda Akemy ; Pessoa, Natalia Candiani Simoes ; Correia, Rayssa Silva ; Bernardi, Maria Ines Basso ; Mastelaro, Valmor Roberto
Número total de Autores: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: TALANTA OPEN; v. 10, p. 11-pg., 2024-12-04.
Resumo

The detection of toxic gases has gained significant attention in recent decades. Among various gas-sensing materials, metal oxide semiconductors (MOS) have emerged as highly promising due to their exceptional physical and chemical properties. However, a major limitation of MOS-based gas sensors is their lack of specificity, as they often respond to multiple gases, complicating the identification of target gases in mixed environments. This challenge can be addressed by combining two or more MOS materials to form a heterojunction, which modifies the electronic structure and enhances selectivity. NiO, a p-type semiconductor, has demonstrated the ability to improve both selectivity and sensor response when combined with ZnO, an n-type semiconductor. In this study, ZnO particles were synthesized via a precipitation method to produce two distinct morphologies: needle- and donut-like. These ZnO particles were subsequently combined with NiO via a hydrothermal reaction to form an n-p heterojunction. The selectivity of the resulting sensors was evaluated against O3, NO2, NH3, and CO gases. The results indicated that ZnO sensors with needle- and donut-like morphologies exhibited high responses to oxidizing gases but lacked adequate selectivity between them. In contrast, the ZnO/NiO donut-like heterostructure demonstrated high selectivity for NO2 detection. (AU)

Processo FAPESP: 22/07880-5 - Avaliação das propriedades sensoras de diferentes nanoestruturas de ZnO para detecção de O3
Beneficiário:Natalia Candiani Simões Pessoa
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo FAPESP: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros
Beneficiário:Edgar Dutra Zanotto
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 19/22076-5 - Nanocompósitos a base de grafeno reduzido (rGO) e óxidos semicondutores metálicos (MOS) para aplicação como sensores de gases tóxicos
Beneficiário:Valmor Roberto Mastelaro
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/03325-7 - Desenvolvimento de sensores de gases flexíveis a base de tintas condutoras de rGO e rGO/ZnO para detecção de NO2 e NH3
Beneficiário:Amanda Akemy Komorizono
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
Beneficiário:Elson Longo da Silva
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 22/06404-5 - Propriedades sensoras de nanocompósitos à base de rGO-ZnO com diferentes morfologias para detecção de O3
Beneficiário:Rayssa Silva Correia
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica