Nanopartículas de óxido de zinco : preparação e sintonização de propriedades óticas e estruturais via novos métodos sol-gel

Abstract

Diversas rotas sintéticas estão sendo estudadas para o desenvolvimento de nanopartículas de óxido de zinco (NpZnO) dopadas e com propriedades estruturais e óticas sintonizáveis, no entanto, fatores como: alto custo, baixo rendimento, estabilidade das nanopartículas e questões relacionadas à toxicidade dificultam a obtenção e aplicações desses nanomateriais. Assim sendo, esse estudo propõe novas metodologias de síntese, o método Hot-Whey, com utilização de soro de leite como reagente proteico para dopagem com terras raras, e o método Hot-Clay com calcinação em recipiente fechado como mecanismo de formação de NpZnO dopadas com carbono (C-NpZnO), ambos os métodos proporcionaram a sintonização das propriedades óticas e estruturais das NpZnO dopadas, preparadas com baixo custo e bom rendimento, bem como apresentaram um potencial promissor na aplicação em atividade fotocatalítica. A primeira etapa da pesquisa, foi a síntese através dos métodos Hot-Whey e Hot-Clay, a partir de uma reação de desidratação de um ácido carboxílico e um poliálcool ou soro de leite à determinada temperatura de carbonização. Após o tratamento térmico (polimerização = conversão do sol em gel), a resina polimérica resultante passou por processos de calcinação normal e em recipiente fechado para a obtenção das C-NpZnO. A segunda etapa foi avaliar as propriedades das amostras obtidas e correlacionar os efeitos dos parâmetros físico-químicos de síntese, foram realizadas diversas caracterizações: análise térmica, difratometria de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de Raios X por dispersão em energia, fluorescência de raios X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X, espectroscopia UV-Vis e fotoluminescência. Dentre essas análises, a DRX, espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X e fotoluminescência confirmaram a incorporação do carbono e terras raras na estrutura do ZnO e a espectroscopia UV-Vis forneceu dados necessários para determinação do gap das amostras das C-NpZnO, além disso, as demais caracterizações também forneceram resultados relacionados a sintonização das propriedades estruturais e óptico-eletrônicas.