Estudo de dióxido de estanho nanoestuturado aplicado em nanosensores de gás

Abstract

Sensores de gases têm grande influência em muitas áreas importantes, como o monitoramento ambiental, segurança social e pública. O monitoramento de gases e a detecção de sua composição, têm recebido especial atenção. O dióxido de estanho (SnO2), dopado ou não com elementos de transição, vem sendo preparado por diferentes técnicas e empregado em células solares, dispositivos óptico-eletrônicos, displays de cristal líquido, catalisadores e sensores de gases. Neste trabalho nanosensores de SnO2, dopados com Pr e Tb (terras raras), foram eletricamente testados na presença dos gases GNV, GLP e CO2. Para tanto, nanopartículas de SnO2 foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos e dopados com sais de Pr e Tb nas concentrações de 3, 5 e 10 mol%. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espetroscopia Raman e área superficial específica analisada pelo método método de Brunauer, Emmett e Teller (BET). Diante dos resultados foi possível verificar que o uso das terras raras como dopantes aumentou a superfície de contato do SnO2, fazendo as partículas diminuírem de 34 nm para 8 nm com o aumento da concentração dos dopantes. Os gases utilizados foram coletados e submetidos a FTIR. Por fim, as nanopartículas foram depositadas sobre substrato de alumina usando o método painting coating e em sequência caracterizadas eletricamente, pelo equipamento B1500A Semiconductor Device Analyzer da Agilent, com medições das curvas IxV, para determinar o tipo de sensor e Rxt para verificar o comportamento resistivo dos sensores à temperatura ambiente na presença dos gases de teste. Melhoras significativas nas propriedades dos sensores foram observadas nas amostras dopadas. Podem-se destacar melhorias nas propriedades de seletividade, sensibilidade, tempo de resposta e de recuperação para os testes de variação de condutância realizados com os gases de interesse. Contudo, as mudanças não foram significativas para que os sensores possam operar à temperatura ambiente já que a condutividade foi baixa e a resistência elevada.