Desenvolvimento de sensores de gás a partir de óxidos semicondutores não estequiométricos

• Main Author: Ortega, Pedro Paulo da Silva
• Other Authors: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual Paulista (UNESP) 2018
• Subjects: Dióxido de cério; Sensores de gás; Monóxido de carbono; Nanoestruturas; Meio ambiente; Detectores químicos; Gás - Vazamento; Cerium dioxide; Gas sensors; Carbon monoxide; Nanostructures; Environment
• Online Access: http://hdl.handle.net/11449/157150

Submitted by Pedro Paulo da Silva Ortega ([e-mail]) on 2018-09-26T21:40:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado - Pedro Ortega.pdf: 2824258 bytes, checksum: 8d2b9a29bc8471eb6f0f24a6fe04227f (MD5) === Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null ([e-mail]) on 2018-09-27T15:02:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ortega_pps_me_guara.pdf: 2824258 bytes, checksum: 8d2b9a29bc8471eb6f0f24a6fe04227f (MD5) === Made available in DSpace on 2018-09-27T15:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ortega_pps_me_guara.pdf: 2824258 bytes, checksum: 8d2b9a29bc8471eb6f0f24a6fe04227f (MD5) Previous issue date: 2018-08-01 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === Por ser um gás tóxico, inodoro, insípido e incolor, ou seja, imperceptível ao ser humano, o monóxido de carbono (CO) apresenta um sério risco à saúde, sendo necessário um sensor eficiente que alerte sua presença. Assim, filmes espessos foram depositados manualmente sobre substratos de alumina a partir de nanopartículas de dióxido de cério (CeO2) puro e dopadas com európio sintetizadas pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas (HAM), visando a sua aplicação como sensores de gás. As nanopartículas fabricadas pelo método HAM foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Absorção no Ultravioleta-Visível (UV-Vis), área de superfície específica (SBET), entre outros, enquanto os filmes sensores foram caracterizados morfologicamente por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e tiveram suas propriedades sensoriais quantificadas. Os difratogramas das amostras apresentaram todos os picos referentes à estrutura tipo fluorita do CeO2. Valores de área de superfície específica maiores que os encontrados na literatura foram obtidos. As micrografias (MEV) obtidas mostram que os filmes espessos são porosos e depositados sem laminações sobre o substrato de alumina, com espessura da ordem de 45 55 μm. As medidas elétricas mostram uma temperatura de trabalho entre 350 e 400°C, intervalo no qual a resposta ao monóxido de carbono foi maior. Os filmes apresentaram excelentes tempos de resposta e de recuperação, principalmente para a amostra com a estequiometria Ce1-(3/4)xEuxO2 (x=0,08), que obteve um tempo de resposta de 0,9 segundo após a exposição ao CO. Os valores obtidos neste trabalho são significativos e mostram a qualidade do filme sensor fabricado com nanopartículas produzidas pelo método HAM. === As a toxic, odorless, tasteless and colorless gas, therefore imperceptible by humans, carbon monoxide (CO) is life-threatening and an efficient sensor is necessary to warn us about its presence in the environment. Therefore, thick films were manually deposited on alumina substrates from pure and europium doped cerium dioxide (CeO2) nanoparticles synthesized by the microwave-assisted hydrothermal method (MAH), aiming their application as gas sensors. The nanoparticles synthesized by the MAH method were characterized by X Ray Diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Ultraviolet Visible spectroscopy (UV Vis), specific surface area (SBET), among other techniques, while the sensor films were morphologically characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and had their properties as gas sensors measured. The X-ray diffraction pattern of the samples showed every peak belonging to the fluorite-type structure of CeO2. Specific surface area values higher than the ones commonly found in the literature were obtained. The SEM micrographies show that the thick films are porous and were deposited with no laminations on the alumina substrates, with thickness of 60 μm. The electrical measurements showed an operating temperature between 350 and 400°C, in which the response to carbon monoxide was higher. The films had remarkable response and recovery time, especially for the sample with the stoichiometry Ce1-(3/4)xEuxO2 (x=0,08), which presented a response time of 0.9 second after the exposure to CO. The results obtained in this work are significant and they are an evidence of the quality of the sensor films fabricated with nanoparticles synthesized by the HAM method.