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Pesquisa do CDMF aborda utilização do molibdato de cério para detecção de gases

Publicado em 29 outubro 2020

A pesquisadora Fernanda Karine Fonseca de Oliveira, mestranda no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (PPGCEM – UFRN) e integrante do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), é a autora principal do artigo “Cerium molybdate nanocrystals: Microstructural, optical and gas-sensing properties” publicado no periódico científico Journal of Alloys and Compounds.

A pesquisa apresenta a estrutura do molibdato de cério, propondo uma correlação com o processo de síntese e as suas propriedades. A finalidade do estudo é criar um novo material para aplicação em sensores utilizados, por exemplo, na indústria de alarmes controlados por plataformas microcontroladoras.

O principal resultado obtido com a pesquisa, ainda de acordo com Oliveira, foi a síntese do molibdato de cério (Ce2(MoO4)3) na fase tetragonal sem a presença de fase secundária, com uma nova aplicação, ou seja, o material conseguiu detectar níveis mínimo do gás ozônio de 0,07 ppm a uma temperatura de 200°C, enquanto outros materiais como o óxido de zinco na mesma temperatura só conseguiam detectar um mínimo de 0,1 ppm.

Ela também explica que as medições elétricas para a detecção de gás ozônio revelaram uma recuperação completa e boa repetibilidade, bem como uma boa resposta do sensor, que indicou uma sensibilidade ao gás O3 na faixa de 0,07 a 0,53 ppm, e que foi melhorada para a amostra sintetizada em tempos de MAH mais longos.

Para que tais resultados fossem possíveis, os nanocristais de molibdato de cério (Ce2(MoO4)3 foram sintetizados por intermédio do método de coprecipitação, seguido por tratamento hidrotérmico assistido por micro-ondas (HMO) a 150 °C durante tempos diferentes (15, 30 e 60 minutos).

Mauricio Bomio, professor do Departamento de Engenharia de Materiais (DEPTO-EMAT) da UFRN, também integrante do CDMF e orientador de Oliveira, explica que a variável desse tempo de tratamento do HMO influenciou as propriedades microestruturais, ópticas e de detecção do gás ozônio.

Além disso, o trabalho também apresenta as análises de FEG-SEM (microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo) e TEM (microscopia eletrônica de transmissão) demonstrando que os diferentes tempos de sínteses promoveram várias mudanças nas morfologias dos nanocristais de Ce2(MoO4)3, com a presença dos planos cristalinos em todas as amostras.

Por sua vez, as medições de fotoluminescência (FL) revelaram um aumento significativo da emissão de FL com o tempo do HMO, principalmente na amostra de 60 minutos com emissão no azul, estando associada às vacâncias de oxigênio e defeitos de aglomerados de [MoO4 ] e / ou [Ce0.667O8 ] formados durante o tratamento HMO.

De acordo com Bomio o próximo passo do trabalho é acrescentar os surfactantes nas sínteses para, a partir disso, testar novas propriedades desse material, como, por exemplo, seu desempenho na detecção de outros gases tóxicos.

Além de Oliveira e Bommio, o artigo também tem como autores Anderson Santiago, Ariadne Catto, Luís Fernando da Silva, Ricardo Tranquilin, Elson Longo e Fabiana Motta.

O artigo pode ser acessado no repositório do CDMF clicando AQUI.

CDMF

O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).