Sensores de feito de campo contendo nanofilmes de grafeno CoFe2O4 aplicados em monitoramento ambiental - MORAIS, Paulo Vitor de (2016)
A síntese de novos materiais e a formação de novas estruturas com características e propriedades específicas são vantajosas no desenvolvimento de sensores aplicados na detecção de substâncias para controle e monitoramento ambiental. Esse trabalho teve como objetivo a manipulação de óxido de grafeno (GO), poli(aminoamina) hidroclorada (PAH) e nanopartículas de ferrita de cobalto (NPs-CoFe2O4) utilizando a técnica de automontagem. Os filmes foram fabricados sobre dispositivos Field-EffectDevices (FED) do tipo Electrolyte-Insulator-Semiconductor (EIS) de estrutura p-SiSiO2-Ta2O5 e utilizados na detecção de peróxido de hidrogênio (H2O2) e íons de metais pesados de Cd2+ e Cu2+. As soluções de NPs-CoFe2O4 e GO foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), e os filmes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (FEGSEM). Na preparação dos filmes foram utilizadas três diferentes concentrações de GO: 0,1 mg/mL, 0,5 mg/mL e 1,0 mg/mL. Os filmes com arquitetura PAH-CoFe2O4/GO foram caracterizados por técnicas eletroquímicas de capacitância/voltagem (C/V) e capacitância constante (ConCap) para estudo de formação das camadas dos filmes e para detecção de pH, H2O2, Cd2+ e Cu2+. Verificamos que a quantidade ideal de bicamadas a ser depositada sobre os chips foi entre 6 e 10 bicamadas. Detecções de pH mostraram que os filmes preparados com GO em 0,5 mg/mL foram mais sensíveis que os demais preparados com as concentrações em 0,1 mg/mL e 1 mg/mL. Filmes sem a presença das NPs-CoFe2O4 não apresentaram sinais de reposta ao H2O2, demonstrando que a detecção dessa substância está diretamente associada à ferrita. Dentre todos os filmes analisados, o sensor EIS-PAH-CoFe2O4/GO(6bi/0,5) exibiu as melhores propriedades com sinais de resposta estáveis e maiores sensibilidades para as detecções de H2O2 e dos íons Cd2+ e Cu2+. Esses resultados mostram a importância de estudar sistemas de filmes otimizados com arquiteturas adequadas para obter nanoestruturas que possam ser empregadas como unidades de sensor com propriedades melhoradas para a detecção de substâncias de interesse para monitoramento ambiental.