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Trabalho de pós-doutorado conduzido no Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais da UFSCar analisou mecanismos envolvidos no processo de detecção do ozônio

Agência FAPESP* – Tem se tornado evidente nos últimos anos a necessidade de construir sensores eletrônicos capazes de controlar a presença de gases nocivos em zonas urbanas. Nessa seara, o óxido de ferro tem se destacado pelo potencial de detectar até mesmo pequenas quantidades desses gases.

Com o objetivo de compreender os mecanismos envolvidos, a pós-doutoranda Ariadne Catto, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), conduziu um estudo teórico-experimental sobre o papel desempenhado por determinadas faces dos cristais de hematita – um dos tipos de óxido de ferro – durante o processo de detecção de ozônio.

Os resultados da pesquisa, apoiada pela FAPESP, foram divulgados em artigo publicado no periódico Applied Surface Science.

O trabalho foi conduzido no âmbito do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.

“Os cálculos teóricos, realizados por meio da Teoria do Funcional de Densidade, revelaram que os cristais de hematita são constituídos por diferentes faces que desempenham um importante papel no processo de adsorção e dessorção do ozônio”, explicou Catto em entrevista à Assessoria de Comunicação do CDMF.

“Além disso, verificamos que a presença da face favorece a alta sensibilidade ao gás-alvo, devido, principalmente, à maior presença de áreas reativas às moléculas de ozônio”, acrescentou.

Com esses resultados, foi possível compreender melhor como as mudanças morfológicas podem se relacionar ao desempenho da hematita no processo de detecção, tornando assim mais fácil manipular as condições experimentais de síntese do material, com o propósito principal de obter compostos com características microestruturais mais interessantes para a aplicação desejada.

Durante a pesquisa, também foram utilizadas as técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, além de espectroscopia de fóton elétrons excitados por raios X. Por fim, as medições elétricas revelaram uma boa sensibilidade, repetibilidade e estabilidade dos cristais de hematita aplicados na detecção de concentrações de ozônio abaixo de 20 ppb (parte por bilhão).

“Portanto, por meio da comparação entre resultados obtidos no presente trabalho e aqueles reportados na literatura, é plausível afirmar que os óxidos ferrosos obtidos podem ser considerados excelentes sensores de gás, mesmo em baixa concentração [20 ppb] e à temperatura de 150 °C, demonstrando seu ótimo potencial”, disse Catto.

O artigo Hematite rhombuses for chemiresitive ozone sensors: Experimental and theoretical approaches pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S016943322101285X?via%3Dihub.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do CDMF.