Síntese de nanoestruturas de WO3: caracterização e investigação das propriedades sensoras

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Borges, Janaina Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: gas sensor; método dos precursores poliméricos; método hidrotermal assistido por micro-ondas; microwave-assisted hydrothermal method; polymeric precursor method; sensor de gases; trióxido de tungstênio; tungsten trioxide
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-23082022-162615/

O composto trióxido de tungstênio (WO3) tem sido estudado devido suas excelentes propriedades multifuncionais, sendo aplicado em dispositivos e óticos, (foto)catalisadores, sensores resistivos de gás, entre outros. Na última década, os pesquisadores têm realizado esforços para o desenvolvimento racional de nanoestruturas de WO3 exibindo propriedades superiores. Este trabalho reporta a preparação de filmes finos e espessos do composto puro de WO3, pela técnica de spin-coating, visando sua aplicação como sensor resistivo de gás. As amostras foram preparadas por pelo método dos precursores polimérico (MPP), e método hidrotermal assistido por micro-ondas (MHAM). As propriedades estruturais e morfológicas das amostras de WO3 foram investigadas pelas técnicas de análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, medidas de área superficial BET, espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) e microscopia eletrônica de varredura (FE-MEV). Medidas de DRX e de espectroscopia Raman indicaram a formação de fase única cristalina de WO3 com simetria monoclínica P21/n. Imagens obtidas por FE-MEV revelaram que os diferentes métodos de síntese (MPP e MHAM) produziram diferentes partículas de WO3 exibindo distintas morfologias, esferas não-homogêneas (MPP) e cuboides (MHAM). Adicionalmente, verificamos que a temperatura de tratamento, para as amostras MPP, e o tempo de tratamento, para as amostras MHAM, afetaram somente o tamanho das partículas de WO3. No que tange os experimentos de detecção de gás, todas as amostras preparadas neste trabalho foram sensíveis aos gases ozônio (O3) e hidrogênio (H2), para uma temperatura de trabalho entre 250°C e 300°C. Os resultados obtidos mostraram que a amostra de WO3 obtida pelo método MHAM, isto é, MHAM20, exibiu a melhor resposta sensora ao gás, detectando níveis de O3 a partir de 50 ppb, além de exibir total recuperação a cada ciclo de exposição. Estes resultados revelaram o potencial do composto WO3 nanoestruturado para aplicações práticas como sensor de gás O3.