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Preparação e caracterização de nanoheterojunções semicondutoras aplicadas como sensores resistivos de gás fotoativados

Processo: 17/12437-5
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2017 - 30 de setembro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Luís Fernando da Silva
Beneficiário:Luís Fernando da Silva
Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Sensores de gases  Heterojunção  Processo sol-gel  Espectroscopia de impedância 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:espectroscopia de impedancia | Fe2O3 | fotoativação | heterojunções | Método Sol-gel não-aquoso | Sensores de gás | SnO2 | Preparação e Caracterização de Materiais

Resumo

Sensores de gás exibem uma variedade de aplicações, desde o monitoramento ambiental até na área da saúde. O principal atrativo do uso desses dispositivos na área da saúde é a realização de diagnósticos não invasivos de doenças. O diabetes é uma condição ao longo da vida que afeta a qualidade da vida de um crescente número de pessoas, podendo levar à morte. A acetona é um marcador na respiração humana seletivo para o diabetes, assim, sensores de gás têm sido empregados para a detecção de acetona na respiração humana. Entre os materiais com potencial para atuar como sensores de gás, destacam-se o SnO2 e o Fe2O3. No entanto, as altas temperaturas de operação (150 a 500 oC ) destes sensores restringem suas aplicações. A fotoativação destes sensores por luz UV tem sido uma alternativa eficiente para o funcionamento destes dispositivos a temperatura ambiente. Contudo, efeitos adversos durante o processo de separação dos portadores de cargas reduzem o desempenho destes sensores. As heteroestruturas têm sido investigadas como uma estratégia eficiente de diminuir os processos eletrônicos de recombinação. Apesar da potencialidade destas, poucos estudos têm sido dedicados a compreender o efeito da iluminação em energia superior à de band gap dos semicondutores no desempenho destes como sensores. Desta forma, este projeto tem como objetivo geral estruturar uma linha de pesquisa no Departamento de Física da UFSCar que consistirá na investigação de heterojunções semicondutoras aplicadas como sensores de gás fotoativados. Para isto, serão preparadas nanoestruturas de SnO2, e Fe2O3, e Fe2O3/SnO2, as quais serão estudadas como sensores de gás fotoativados por luz UV. O método de preparação das amostras será a rota Sol-gel não-aquosa, que permitirá a obtenção controlada e reprodutível das nanoestruturas puras e suas heteroestruturas. As amostras serão avaliadas quanto ao seu desempenho como sensores de gás por meio da realização de medidas DC, sendo expostas a gases redutores e oxidantes, visando obter sensores seletivos a acetona. A fim de compreender os mecanismos envolvidos no processo de detecção de gás pelas heteroestruturas, será desenvolvido um estudo in-situ e operando utilizando a técnica de espectroscopia de impedância AC. Esta investigação contribuirá para compreender o papel das regiões do dispositivo (eletrodos, grãos, e contornos de grãos) envolvidas no funcionamento dos sensores. (AU)

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Publicações científicas (14)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
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CATTO, ARIADNE C.; FERRER, MATEUS M.; LOPES, OSMANDO F.; MASTELARO, VALMOR R.; ANDRES, JUAN; DA SILVA, LUIS F.; LONGO, ELSON; AVANSI JR, WALDIR. The role of counter-ions in crystal morphology, surface structure and photocatalytic activity of ZnO crystals grown onto a substrate. Applied Surface Science, v. 529, . (18/18208-0, 17/12437-5, 13/13888-0, 13/07296-2, 12/15170-6)
DA SILVA, LUIS F.; CATTO, ANADNE C.; AVANSI JR, WALDIR; MESQUITA, ALEXANDRE; MAIA, LAURO J. Q.; LOPES, OSMANDO F.; LI, MAXIMO SIU; MOREIRA, MARIO L.; LONGO, ELSON; ANDRES, JUAN; et al. Unveiling the efficiency of microwave-assisted hydrothermal treatment for the preparation of SrTiO3 mesocrystals. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 21, n. 39, p. 22031-22038, . (17/12437-5, 13/07296-2)
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