Obtenção de heteroestruturas híbridas orgânica/inorgânicas baseadas em grafeno para aplicações em sensoriamento de sulfeto de hidrogênio

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dc.contributor.advisorLarrudé, Dunieskys Roberto González
dc.contributor.authorCardoso, Matheus Suenson
dc.date.accessioned2023-04-28T11:29:50Z
dc.date.available2023-04-28T11:29:50Z
dc.date.issued2022-08-02
dc.description.abstractSensores de gases tóxicos são dispositivos de extrema importância para a segurança da saúde humana, sendo assim, soluções nesta área são necessárias para suprir as demandas da sociedade. No entanto, os materiais fundamentalmente utilizados na fabricação de sensores de gases são os óxidos metálicos semicondutores, trazendo consigo a instabilidade térmica, irreversibilidade e baixa sensibilidade. Aqui propomos o uso de heteroestruturas híbridas orgânica-inorgânicas baseadas em grafeno obtido por CVD (Chemical Vapor De position) para aplicação em sensores de gases, pois desta forma, é possível modular, modificar, e/ou aperfeiçoar as propriedades físico-químicas, espectroscópicas e tecnológicas das moléculas e nanomateriais estudados. Ao funcionalizar o grafeno com moléculas orgânicas e nanopartículas não covalentemente (através de forças de van der Waals ou de interações π - π) é possível preservar muitas das propriedades originais desses nanomateriais, pois assim se aumenta a compatibilidade e a capacidade de ligação com íons ou biomoléculas das heteroestruturas formadas, cujo reflexo é a melhora significativa da eficiência do sensor. A complexação das moléculas orgânicas e/ou as nanopartículas no grafeno é feita a partir da evaporação em alto vácuo por PVD (Physical Vapor Deposition) ou por um processo de deposição layer by layer (utilizando um Dip Coater), respectivamente. As caracterizações das heteroestruturas obtidas foram realizadas por meio de Microscopia Óptica, Espectroscopia UV-Vis-NIR, Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios X (XPS) e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Ultravioleta (UPS) para analisar a qualidade e propriedades das amostras produzidas. Foram testadas diversas funcionalizações do grafeno, com moléculas orgânicas como as ftalocianinas de base livre, meta ladas, bem como as nanopartículas metálicas, como o T iO2, ajustando-se assim a função trabalho dos filmes obtidos, para ter a possibilidade de melhorar a eficiência do sensor para detecção de gases para níveis de concentração excessivamente baixos, com tempo de resposta mais curto, com maior sensibilidade e melhor seletividade, boa estabilidade, repetitividade, além de operar em temperatura ambiente.pt_BR
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenziept_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/32539
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectnanotecnologiapt_BR
dc.subjectgrafenopt_BR
dc.subjectsensorpt_BR
dc.subjectheteroestruturapt_BR
dc.subjectftalocianinapt_BR
dc.titleObtenção de heteroestruturas híbridas orgânica/inorgânicas baseadas em grafeno para aplicações em sensoriamento de sulfeto de hidrogêniopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6135770670487445pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0001-8126-5876pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3119321841765025pt_BR
local.contributor.board1Saito, Lúcia Akemi Miyazato
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0915583034741895pt_BR
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7157-1191pt_BR
local.contributor.board2Basabe, Yunier Garcia
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5706687960580531pt_BR
local.contributor.board2Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5683-0108pt_BR
local.contributor.coadvisorSilva, Cecília de Carvalho de Castro e
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6889517148629242pt_BR
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-3933-1838pt_BR
local.description.abstractenToxic gas sensors are devices of extreme importance for the safety of human health, therefore, solutions in this area are necessary to meet the demands of society. However, the materials fundamentally used in the manufacture of gas sensors are semiconductor metal oxides, bringing with them thermal insta bility, irreversibility and low sensitivity. Here we propose the use of hybrid organic-inorganic heterostructures based on graphene obtained by CVD (Che mical Vapor Deposition) were obtained for application in gas sensors, thus, it is possible to modulate, modify, and/or improve the physicochemical properties,spectroscopic and technological of the molecules and nanomaterials studied. By functionalizing graphene with organic molecules and nanoparticles non covalently (through forces of van der Waals or interactions π - π) it is possible to preserve many of the original properties of these nanomaterials, which in creases the compatibility and the capacity of binding with ions or biomolecules of the formed heterostructures, whose reflection is the significant improvement of the sensor’s performance. The complexation of organic molecules and/or nanoparticles in graphene is done by high vacuum evaporation PVD (Physical Vapor Deposition) or by a deposition process layer by layer (using a Dip Coater), respectively. The characterizations of the obtained heterostructures were per formed by means of Optical Microscopy, UV-Vis-NIR Spectroscopy, Raman Spectroscopy, X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Ultraviolet Pho toelectron Spectroscopy (UPS) to analyze the quality and properties of the samples produced. Several functionalizations of graphene were tested, with organic molecules such as metallated and free-base phthalocyanines, as well as metallic nanoparticles, such as T iO2, thus adjusting the work function of the films obtained, in order to have the possibility of improving efficiency to sen sors for detecting gases at excessively low concentration levels, with shorter response time, with greater sensitivity and better selectivity, good stability, repeatability, beyond to operating at room temperature.pt_BR
local.keywordsnanotechnologypt_BR
local.keywordsgraphenept_BR
local.keywordssensorpt_BR
local.keywordsheteroestructurept_BR
local.keywordsphthalocyaninept_BR
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologiapt_BR
local.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
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