Síntese coloidal, caracterização estrutural, óptica e magnética de nanopartículas de óxido de zinco dopadas com metais de transição

Abstract

O óxido de zinco (ZnO) é um material semicondutor do tipo n da classe II-VI que vem ganhando destaque nas últimas décadas devido às possibilidades de aplicações nas mais diversas áreas científicas, tais como a fotônica, optoeletrônica, magnetismo e nanomedicina. Nesse contexto, a comunidade científica busca metodologias sintéticas alternativas às já consagradas na literatura, visando maior eficiência, baixo custo e fácil reprodutibilidade. Assim, o presente trabalho propôs um método de síntese via química coloidal em meio aquoso, utilizando sais de cloreto (Zn1−xCoxO- Cl) e de nitrato (Zn1− xCoxO-N) como precursores de zinco e de cobalto à uma fração molar de acordo com a expressão, Zn1−xCoxO (x = 0,05, 0,075, 0,10), e ácido mercaptosuccínico (MSA) como agente estabilizante de superfície para a produção de nanopartículas de óxido de zinco dopadas com cobalto (NPs Co:ZnO). Os resultados confirmaram a formação de NPs de Co:ZnO a partir de algumas técnicas de caracterização. As propriedades estruturais e composicionais, das nanopartículas de ZnO foram avaliadas a partir da difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada a espectroscopia de raios-X em energia dispersiva (EDS). O tamanho médio obtido para as NPs de Zn1−xCoxO-Cl e Zn1−xCoxO-N ficou entre 18 e 8 nm, diminuindo com o aumento da concentração de dopante e variando com o tipo de precursor, conforme dados de DRX. As análises por MET mostraram NPs com morfologias quase-esféricas e NPs de Zn0,95Co0,05O-Cl(col) e Zn0,95Co0,05O-N(col) com diâmetro médio na faixa dos PQs, 9 e 9,5 nm, respectivamente. As técnicas de ICP-OES e EDS comprovaram, ainda que semi-quantitativamente, a dopagem do ZnO com Co. Estes resultados promissores, sugerem boas perspectivas para o desenvolvimento de novos sistemas nanoestruturados em água de ZnO dopado com metais de transição isovalentes a partir do uso de diferentes moléculas organossulfuradas como agentes estabilizantes e da modificação das condições sintéticas para a obtenção de NPs com tamanhos menores e morfologias bem definidas, visando a otimização das propriedades das NPs para aplicações nanotecnológicas.