Estudo de materiais nanoestruturados para aplicação como sensores de gases

Abstract

O interesse na detecção de gases e na determinação de sua composição tem recebido constante atenção nos últimos anos. A detecção de gases é importante para o controle de emissões industriais e veiculares, segurança pública e monitoramento ambiental. O presente trabalho aborda o estudo de materiais nanoestruturados para aplicação como sensores de gases. Realizou-se uma revisão da literatura sobre os materiais: nanotubos de carbono (NTC) e porfirina, analisando suas principais características para uso na detecção de gases. Foram utilizados os NTC funcionalizados com porfirina como materiais de estudo por terem suas características elétricas melhoradas. Foram abordados os métodos de caracterização estrutural para o estudo dos materiais, tais como, difração de Raios-x (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Miscroscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e Espectrometria Raman. O gás de interesse a ser analisado foi coletado na indústria AmBev, localizada no Gama - DF, e posteriormente, analisado pela espectroscopia de infravermelho. Os materiais nanoestruturados foram aplicados em substratos para a realização do sensoriamento, utilizou-se o equipamento de caracterização elétrica para obter respostas ao sensoriamento. Para a realização da caracterização foi montado um sistema de injeção de gases, uma câmara de ensaios, onde é colocado o sensor para análise, e um sistema de ligação que faz o contato entre câmara de ensaios e o equipamento de caracterização. Os resultados obtidos mostram uma curva da resistência versus tempo para: ar, gás coletado, vapor de etanol e vapor de água. Os resultados foram analisados e verificou-se a sensibilidade de cada sensor, seletividade, tempo de resposta e temperatura de trabalho. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The interest in gas detection and the determination of its composition has been receiving constant attention in recent years. The gas detection is important for the control of industrial and vehicular emissions, public safety and environmental monitoring. This paper describes the study of nanostructured materials for application as gas sensors. We have reviewed about some materials: carbon nanotubes (CNTs) and porphyrin, analyzing its main features for use in gas detection. Some methods for structural characterization were analyzed for the study of materials, such as Infrared Spectroscopy (FTIR), Electron Microscopy (SEM) and Raman Spectrometry. The gas of interest to be analyzed was collected in AmBev industry (Gama - DF) and then analyzed by infrared spectroscopy. The nanostructured materials have been applied in substrates to perform the gas sensing, the electrical device was used to characterize the sensing responses. A gas injection system was built to perform the characterization, a chamber tests was construction for the sensor analysis, and it was placed a connection system which makes the contact between the chamber testing and characterization equipment. The results show a resistance versus time curve for air, collected gas, ethanol vapor and water vapor. The results were analyzed and found sensitivity, selectivity, response time and temperature work for each sensor.