Síntese, caracterização e fabricação de dispositivos sensores de gás com base em materiais calcogenóides de estanho - Melquiades, Miécio de Oliveira [UNESP] (2022)
Nesse trabalho, dispositivos sensores de gás foram fabricados e testados. Dicalcogenóides de estanho foram usados como camada ativa dos sensores, nas composições SnS2, Sn(S0.5Se0.5)2 e SnSe2, sintetizados por moagem mecânica de alta energia. A análise estrutural revelou nanoestruturas anisotrópicas politípicas 2H com alta densidade de defeitos e índices de textura (orientação preferencial). Uma significante redução da microtensão foi observado em função da substituição, no sítio 2d, por calcogenóides mais pesados (selênio). Nanocristalitos com alta microtensão alargaram e deslocaram para a esquerda (redshifts) os picos associados aos modos Raman A1g e Eg da estrutura cristalina. O efeito redshift também ocorre quando os parâmetros de rede são aumentados via dopagem. As medidas de DSC apresentaram uma linha de base com perfil exotérmico e uma modificação sutil acima de 450 ºC associada a nucleação de SnO2. Medidas de UV-Vis, analisadas pelo método de Tauc, estimaram o band gap das amostras que foram 3,4, 3,0 e 2,3 eV para SnS2, Sn(S0.5Se0.5)2 e SnSe2, respectivamente, e demonstraram sub-bands provenientes de uma microestrutura de multicamadas. Como sensor, os materiais apresentaram altos sinais de resposta, com valores variando entre 102 a 106 em função da concentração de NO¬2 (2 a 100 ppm) e temperatura de operação (30 a 300 °C). Os materiais não foram sensíveis ao CO, enquanto a detecção de H2 só foi observada acima de 200 °C, implicando em alta seletividade ao NO2. Adicionalmente, foi investigado a influência da diluição das amostras em água e isopropanol no tamanho e morfologia dos grãos. Observou-se que o isopropanol cristaliza a fase amorfa de selênio dispersa no sistema Sn-Se e aumenta a aglomeração no sistema Sn(S0.5Se0.5)2. Micropartículas deformadas e defeituosas foram observadas independentemente da metodologia de preparação. Essa morfologia única pode aumentar a reatividade superficial para detecção seletiva de NO2 por fisissorção, devido a uma alta taxa de adsorção a temperatura ambiente.