Dispositivos sensores de compostos orgânicos voláteis baseados em heteroestruturas ocas de ZnO/semicondutores do tipo-p

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Perfecto, Tarcísio Micheli [UNESP]
• Orientador(a): Volanti, Diogo Paschoalini [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Sensores; Óxidos metálicos; Sulfetos; Heterojunção; Miniaturização
• Palavras-chave em Inglês: Sensors; Metal oxides; Sulfides; Heterojunction; Miniaturization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/234869

Desenvolver um material para detectar compostos orgânicos voláteis (VOC) não é mais um desafio, apesar de seu grande interesse. A dificuldade está ligada ao desenvolvimento de um material que não sofra interferências, como umidade, outros gases ou voláteis presentes nas análises. Nesse sentido, este trabalho tem como foco desenvolver esferas ocas de óxido de zinco (ZnO) e modificá-las de uma nova forma com nanofolhas de sulfeto de níquel (II) (NiS), um material pouco estudado na literatura, para aumentar a seletividade de detecção de butanona e reduzir o efeito negativo ocasionado pela umidade. Ainda, objetiva-se desenvolver um dispositivo miniaturizado para acoplagem desse sensor. A esfera oca de ZnO (H-ZnO) foi sintetizada por meio do método solvotérmico assistido por micro-ondas seguido de calcinação. As heteroestruturas de NiS-H-ZnO foram produzidas pela deposição de nanofolhas de NiS nas estruturas H-ZnO usando tioacetamida e acetato de níquel (II) tetrahidrato como precursores de NiS. Em atmosfera seca, o H-ZnO puro apresenta a melhor resposta de detecção de butanona, 705,3 para 100 ppm, seguido pela heteroestrutura 5%-NiS-H-ZnO com uma resposta de 123,8. No entanto, a seletividade de 5%-NiS-H-ZnO é muito maior e atinge um valor de 12,9, que é mais de quatro vezes maior do que a seletividade do H-ZnO puro (3,1). Além disso, o desempenho em ambientes úmidos mostra que as heteroestruturas de NiS sofrem menos efeito da umidade. As respostas para 100 ppm de butanona sob 55% de umidade relativa foram 40,2 e 23,7 para 5%-NiS-H-ZnO e H-ZnO puro, respectivamente. Portanto, o sensor de butanona desenvolvido demonstrou excelente resposta, seletividade e uma possibilidade promissora para seu uso prático em dispositivos de detecção em condições reais de umidade. Assim, foi desenvolvido um protótipo miniaturizado, baseado em um microcomputador (Raspberry Pi 4), para utilização deste sensor na aplicação prática de detecção de butanona.