Compartilhamento |
|
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1208
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese rápida por precursores poliméricos e caracterização de ZnO nanocristalino dopado com Co e Cu |
Título(s) alternativo(s): | Rapid synthesis by polymer precursors and characterization of Co and Cu doped nanocrystalline ZnO |
Autor: | ALMEIDA, Diógenes Ferreira de |
Primeiro orientador: | GUNNEWIEK, Rodolfo Foster Klein |
Primeiro coorientador: | Ruth Herta Goldschmidt Aliaga, KIMINAMI |
Primeiro membro da banca: | RAMOS, Alfeu Saraiva |
Segundo membro da banca: | CORDEIRO, Marco Aurélio Liutheviciene |
Resumo: | O óxido de zinco (ZnO) é um material altamente atrativo devido as suas propriedades eletrônicas e fotocatalíticas. É um semicondutor versátil com band gap de 3,4 eV, o qual pode ser aplicado nas atividades fotovoltaicas, fotocatalíticas, entre outros, além de servir como substrato para o crescimento de outros semicondutores. Dessa forma, o óxido de zinco apresentou muitas aplicações como detector UV, varistor, fotocatálise e sensores de gás. Quando dopados com metais de transição como Ni, Mn e Co, este material exibe ordenamento ferromagnético à temperatura ambiente. No presente trabalho, foram sintetizadas as composições nanoestruturadas ZnO:Cu e ZnO:Co, em diferentes teores de dopagem, pelo método baseado em precursor polimérico modificado cujo polímero é hidrossolúvel. Este processo permite a síntese de nanopartículas em tempo reduzido de cerca de seis horas, quando comparado aos métodos baseados em precursores poliméricos convencionais como Pechini e sol-gel, além de dispensar a necessidade da etapa de envelhecimento. Os pós sintetizados foram caracterizados quanto à composição química (fluorescência de raios X (FRX)), quanto as fases presentes (difratometria de raios X (DRX)) e morfologicamente (microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET)). Eles apresentaram particulado aglomerado (MEV) comum a esse método. Os difratogramas mostraram alta cristalinidade dos pós e, após refinamento de Rietveld (pelo programa GSAS II), os tamanhos de cristalitos inferidos pela equação de Scherrer, foram inferiores a 50 nm. Estes tamanhos reduzidos de particulado primário foram comprovados por MET, com morfologia semelhante a nanoflores (nanoflowers). Constatou-se que a concentração de dopante, bem como a temperatura afetam o tamanho médio de cristalito e os parâmetros de célula unitária, mas não àcristalinidade do material (em temperaturas elevadas de tratamento térmico). O comportamento elétrico dos óxidos de zinco dopados com Co e Cu foram estudados, onde apresentaram alta resistividade elétrica em 1050 ºC (sinterização) em altas concentrações de dopante, em maiores temperaturas de sinterização a condutividade é acrescida, porém o material ainda possui comportamento semicondutor, sendo condutivo em elevados campo elétrico. |
Abstract: | Zinc oxide (ZnO) is a highly attractive material due to its electronic and photocatalytic properties. It is a versatile semiconductor with a band gap of 3.4 eV, which can be applied in photovoltaic activities, photocatalytic, among others, besides serving as substrate for the growth of other semiconductors. In this way, zinc oxide has many applications such as UV detector, varistor, photocatalysis and gas sensors. When doped with transition metals such as Ni, Mn and Co, this material exhibits ferromagnetic arrangement at room temperature. In the present work, the nanostructured compositions ZnO: Cu and ZnO: Co were synthesized at different doping levels by the modified polymer precursor based method whose polymer is water soluble. This process allows the synthesis of nanoparticles in reduced time of about six hours when compared to methods based on conventional polymeric precursors such as Pechini and sol-gel, besides dispensing with the need of the aging step. The synthesized powders were characterized in terms of chemical composition (X-ray fluorescence (FRX)) and the present phases (X-ray diffraction (XRD)) and morphologically (scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM)). They presented agglomerated particulate (SEM) common to this method. The diffractograms showed high crystallinity of the powders and, following Rietveld's refinement (by the GSAS II program), the sizes of crystallites inferred by the Scherrer equation were lower than 50 nm. These reduced sizes of primary particulate were proved by MET, with nanoflowers (nanoflowers) morphology. It was found that the dopant concentration as well as the temperature affect the mean crystallite size and unit cell parameters, but not the crystallinity of the material (at high heat treatment temperatures). The electrical behavior of zinc oxides doped with Co and Cu were studied, where they showed high electrical resistivity at 1050 ºC (sintering) at high dopant concentrations, at higher sintering temperatures the conductivity is increased, however the material still has semiconductor behavior, being conductive in high electric field. |
Palavras-chave: | Sinterização. Óxido de zinco. Nanopartículas. Cobre. Cobalto. Semicondutores – Dopagem. Semicondutores - Caracterização. |
Área(s) do CNPq: | MATERIAIS NAO METALICOS::CERAMICOS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Alfenas |
Sigla da instituição: | UNIFAL-MG |
Departamento: | Instituto de Ciência e Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citação: | ALMEIDA, Diógenes Ferreira de. Síntese rápida por precursores poliméricos e caracterização de ZnO nanocristalino dopado com Co e Cu. 2018. 101 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2018. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1208 |
Data de defesa: | 13-Mar-2018 |
Aparece nas coleções: | Mestrado |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertação_DiogenesFerreiraDeAlmeida_2018_PPGCEM.pdf | Síntese rápida por precursores poliméricos e caracterização de ZnO nanocristalino dopado com Co e Cu | 4,98 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons