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Previous issue date: 2004-09-23 === Universidade Federal de Minas Gerais === A novel chemical route was use to obtain colloidal suspensions of SnO2 nanoparticles. The synthesis is based on the hydrolysis reaction of tin chloride (II), and allows the preparation of nanocrystals at room temperature. The growth
behavior of the dispersed nanoparticles was studied in order to elucidate the mechanisms involved. For this purpose, the superficial properties of the nanoparticles were modified by adding the surfactant tetra-butyl ammonium
hydroxide and by modifying the pH of the suspensions, which promotes variations in the surface charge and consequently in the agglomeration state. These samples were studied by transmission electron microscopy, and their
optical properties were analyzed. The results indicate that the oriented attachment mechanism is significant even at room temperature. Hydrothermal treatments were applied over the suspensions, for further investigations in the
growth behavior. The suspensions were also dilluted in alcohol and submitted to hydrothermal treatments, in order to verify if growth mechanism is inhbited. The results show that the Ostwald ripening process is not significant for tin oxide, due to its low solubility in the solvent. Therefore, it can be concluded that the oriented attachment mechanism is the dominant growth process for this
material. The dilluted samples and those that were hydrothermally-annealed at lower temperatures presented lower growth rates. This result can be ascibed to the fact that oriented attachments occur when particles collide with a similar crystallographic orientation and, considering that the Brownian motion determines the particle velocity in suspension, the collision frequency increases with temperature and particle concentration. Finally, the photoluminescent properties of the SnO2 nanocrystals were characterized. The effective mass model was used to investigate the quantum confinement effects in the nanoparticles. The results are strong indicatives that the photoluminescence in the SnO2 nanocrystals is due to the radiative decay of free excitons. === Suspensões coloidais de nanopartículas de SnO2 foram preparadas a partir de uma nova rota química. A síntese baseia-se na reação de hidrólise do cloreto de estanho (II), o que permite a obtenção de nanopartículas à temperatura ambiente. O crescimento das nanopartículas em suspensão foi estudado para elucidar os mecanismos de crescimento. Para tal, as
propriedades superficiais das nanopartículas foram modificadas pela adição do surfactante tetra-butil hidróxido de amônia e pela variação do pH da suspensão, o que modifica as cargas superficiais e conseqüentemente o estado de aglomeração dos cristais. Estas amostras foram estudadas por meio de suas propriedades ópticas e por microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados indicaram que o mecanismo de coalescência orientada é importante mesmo à temperatura ambiente. Um estudo de crescimento mais sistemático
foi realizado pela aplicação de tratamentos hidrotermais às suspensões preparadas. Suspensões diluídas em álcool também foram estudadas por meio de tratamentos hidrotermais, para verificar se o processo de coalescência é
inibido. Os resultados indicam que o crescimento por maturação de Ostwald não ocorre para o SnO2 devido à baixa solubilidade deste composto no
solvente. Assim, o mecanismo de coalescência orientada é, de fato, o processo de crescimento dominante para o óxido de estanho. As amostras tratadas em menores temperaturas ou maiores diluições apresentaram um crescimento
menos acelerado. Estes resultados podem ser compreendidos se for considerado que as nanopartículas crescem por coalescência quando chocam em orientações similares, sendo que a velocidade das partículas é devido ao
movimento Browniano das mesmas. Por último, as propriedades fotoluminescentes das nanopartículas foram estudadas. O modelo das massas efetivas foi utilizado para estudar o efeito de confinamento quântico nessas partículas. Foi possível concluir que o processo de fotoluminescência das
nanopartículas de SnO2 ocorre pelo decaimento radiativo de éxcitons livres.
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