Síntese e caracterização de nanofios de óxido de cobre produzidos por termo-oxidação

• Autor(a) principal: Amorim, Allan Miguel Franco de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31673
• topic: Óxido de cobre; Heterojunção; Nanofios; Nanoestruturas; Termo-oxidação; Planejamento experimental

O estudo do desenvolvimento de materiais semicondutores nanoestruturados é responsável por uma considerável parcela dos avanços tectonológicos nos últimos anos. Os nanofios, especificamente, oferecem oportunidades únicas para controlar as propriedades eletrônicas e ópticas em semicondutores. Neste contexto o presente trabalho investiga a formação de nanofios em heterojunção de óxidos de cobre através do processo de oxidação de folhas de cobre metálico e como as condições de síntese influenciaram na concentração e na estrutura dos óxidos. Para isso, foram realizadas caracterizações por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O processo de síntese de nanofios foi avaliado primeiro no tratamento das folhas de cobre metálico antes do processo de oxidação e depois no processo térmico realizado em ambiente atmosférico. Dois procedimentos de tratamento foram investigados, sendo eles: imersão em solução de ácido clorídrico seguida de imersão em etanol em banho ultrassom; e imersão em acetona seguida de imersão em álcool isopropílico em banho ultrassom. Constatou-se que o tratamento com solução de ácido clorídrico e o etanol é eficaz na promoção de meio poroso na superfície do metal que possibilita maior número de locais ativos para a oxidação dos íons de cobre e, consequentemente, promove um crescimento mais uniforme dos óxidos. Após a seleção do melhor pré-tratamento o processo térmico foi avaliado através de um planejamento fatorial 33 utilizando como parâmetros: a temperatura (400-700 ° C), a taxa de aquecimento até a temperatura de processo (5-15 ° C / min) e a duração do processo (3-9 horas). As amostras foram analisadas quanto à presença de estruturas de nanofios e seus diâmetros. As estruturas cristalinas foram identificadas como óxido de cobre I e II (CuO e Cu2O), além de cobre metálico em todos os testes realizados. Os nanofios possuem diâmetros que variam entre 60 e 120 nm. A análise de variância (ANOVA) para os ensaios do planejamento fatorial 33 indicaram, com nível de confiabilidade de 95%, que a temperatura e a taxa de aquecimento tiveram influência sobre a concentração e o diâmetro médio das nanoestruturas obtidas.