Nanotubos de titanatos aplicados como sensores de gás

• Autor(a) principal: Diego Carvalho Barbosa Alves
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/ESCZ-7YSHD5
• topic: Sensor de gas; Nanotubo de titanato de sodio; Nanoestrutura de titanato; Nanotubo de titanato; Sensor de gas; Nanoestrutura de titanato; Fisica; Semicondutor nanoestruturado

Neste trabalho é investigada a utilização de nanotubos de titanatos de sódio e/ou hidrogênio (TNTs) como sensores de gás. Os TNTs foram sintetizados a partir do refluxo de uma suspensão de TiO2 (fase anatase) em solução aquosa de NaOH (10 M) por 24 hr, seguido de lavagem com água para neutralização. Medidas de difração de raios X e microscopias eletrônica de varredura e transmissão revelaram que o material produzido é o trititanato de sódio (Na2Ti3O7) e que sua morfologia consiste de um emaranhado de estruturas filamentares em forma de tubo. Filmes de TNT foram preparados pela técnica de tape casting utilizando-se como pasta precursora uma mistura de TNTs com um aglutinante polimérico (fluoreto de polivinilideno) dissolvido em dimetilformamida. Foi realizado um estudo sistemático da resposta elétrica de dispositivos formados por filmes de TNT (espessura de ~ 70 m) depositados sobre wafers de silício oxidado com contatos interdigitados. Os dispositivos foram medidos sob atmosfera de H2 diluído em N2 em diferentes concentrações (100 à 5000 ppm) e em temperaturas de 20 à 250 ºC. Para permitir a realização deste estudo foram implementadas diversas melhorias no aparato de medida previamente existente. Os sensores apresentaram um desempenho bastante promissor com boa sensibilidade, estabilidade e reprodutibilidade. Um resultado interessante é que a maior sensibilidade medida foi ~ 25 ºC. Para 100 ppm, um valor de sensibilidade de mais de 20 % foi encontrado. A sensibilidade dos filmes varia de maneira peculiar com a temperatura, com um máximo de ~ 25 ºC e outro a cerca de 150 a 180 ºC. A análise da dependência da condutividade dos filmes com a temperatura sugere que dois tipos de transporte elétrico ocorrem nos filmes. Para temperaturas (T) maiores que 100 ºC, observa-se um transporte termicamente ativado (energia de ativação de 0,56 eV ) que pode ser atribuído a condução eletrônica. Para T < 100 ºC, a condutividade é influenciada pela fisisorção de moléculas de H2O na superfície dos TNT, sugerindo que um transporte do tipo protônico está prevalecendo.