Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de 'Zn''O': aplicação como sensores de gás (2016)
- Authors:
- Autor USP: CATTO, ARIADNE CRISTINA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- Subjects: OZÔNIO; MATERIAIS NANOESTRUTURADOS; FILMES FINOS
- Keywords: ÓXIDO DE ZINCO; SENSOR DE GÁS
- Language: Português
- Abstract: O desenvolvimento de novos materiais que possam ser aplicados como sensores resistivos de gás torna-se mais importante a cada dia devido sua importância no monitoramento ambiental, controle de emissão industrial e aplicações médicas. Desta forma, esforços têm sido realizados a fim de desenvolver dispositivos funcionais que apresentam uma alta sensibilidade, seletividade e baixo consumo de energia operando em temperaturas próximas a temperatura ambiente. O composto 'Zn''O' nanoestruturado puro e/ou dopado exibindo diferentes morfologias têm sido apontado como um candidato promissor na detecção de diferentes tipos de gases devido suas propriedades eletrônicas e da alta razão superfície/volume que facilitam a adsorção de espécies gasosas sobre sua superfície. Adicionalmente, diferentes estudos tem mostrado que o desempenho de sensores resistivos pode ser melhorado através da inserção de dopantes na rede ou na superfície do material sensor. Motivados por essas considerações, neste trabalho, filmes finos e espessos de composição 'Zn''O' e 'Zn IND.1-x''Co IND.x''O' nanoestruturados obtidos através dos métodos dos precursores poliméricos, RF sputtering e tratamento hidrotermal foram avaliados visando sua aplicação como sensor dos gases 'O IND.3', 'NO IND.2' e 'CO'. O estudo das propriedades estruturais de longo alcance investigadas através da técnica de difração de raios X mostrou que a adição de cobalto causa uma diminuição da intensidade dos picos de difração. Medidas do espectro de absorção de raios-X indicaram que nas amostras obtidas pelo método dos precursores poliméricos e RF sputtering, respectivamente, os átomos de Co assumem predominantemente o estado de valência 2+ e 3+. A composição química da superfície das amostras foi analisada através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) enquanto as propriedades microestruturais foram avaliadaspor microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). Medidas da resistência elétrica das amostras foram utilizadas para avaliar as propriedades sensoras das amostras, como a sensibilidade, a seletividade, o tempo de resposta e de recuperação quando expostos a diferentes concentrações dos gases 'O IND.3', 'CO' e 'NO IND.2'. As medidas de resistência elétrica quando os filmes foram expostos as estes gases mostrou que as três metodologias de síntese foram eficientes na obtenção de amostras que apresentam um grande potencial para serem aplicadas como sensores de gás. Entretanto, a amostra obtida por RF-sputtering apresentou as melhores propriedades de detecção ao gás ozônio com, valor de resposta quarenta (40) vezes maior que foi atribuído a sua alta rugosidade e as características microestruturais apresentadas por essa amostra. As amostras 'Zn IND.1-x''Co IND.x''O' obtidas pelo método dos precursores poliméricos exibiram uma maior sensibilidade ao ozônio e uma menor temperatura de trabalho em relação a amostra 'Zn''O', preparada por esse mesmo método. Além disso, a adição de cobalto contribuiu para a seletividade do composto. A melhora das propriedades sensoras foram atribuídas a uma melhor atividade catalítica causada pelos íons 'Co' e a presença de defeitos na superfície do material, que favoreceu a adsorção das moléculas de oxigênio na superfície da amostra
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2016
- Data da defesa: 01.12.2016
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ABNT
CATTO, Ariadne Cristina. Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de 'Zn''O': aplicação como sensores de gás. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-21032017-152552/. Acesso em: 05 out. 2024. -
APA
Catto, A. C. (2016). Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de 'Zn''O': aplicação como sensores de gás (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-21032017-152552/ -
NLM
Catto AC. Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de 'Zn''O': aplicação como sensores de gás [Internet]. 2016 ;[citado 2024 out. 05 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-21032017-152552/ -
Vancouver
Catto AC. Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de 'Zn''O': aplicação como sensores de gás [Internet]. 2016 ;[citado 2024 out. 05 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-21032017-152552/
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