Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de óxido de cério puro e dopado com manganês para aplicação em sensores de gases
Autor(es): AMARAL, Daniel Coelho do
Primeiro Orientador: MOURA FILHO, Francisco
metadata.dc.contributor.advisor-co1: PONCE, Miguel Adolfo
Resumo: Neste estudo, foram realizadas sínteses de nanopartículas de óxido de cério (CeO2) com diferentes concentrações de manganês, utilizando a técnica de síntese hidrotermal assistida por micro-ondas. A fim de obter diferentes composições, as nanopartículas foram modificadas seguindo as fórmulas estequiométricas: Ce1-(3/4x)MnxO2, onde x variou nos valores de 0,0; 4,0; 8,0; 12,0 em mol. O sistema foi então submetido a um tratamento térmico a 100 °C por 8 minutos em um forno micro-ondas convencional, com uma taxa de aquecimento constante de 10 ºC/min. Os pós resultantes foram submetidos a diversas técnicas de caracterização para avaliar suas propriedades. Essas técnicas incluíram difração de raios X (DRX), espectroscopia de espalhamento Raman, espectroscopia de absorção na região do Ultravioleta e Visível (UV-Vis), espectroscopia de fotoelétrons na região de raio X (XPS), ressonância paramagnética eletrônica (EPR), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), Espectroscopia temporal de aniquilação de pósitrons (PALS), termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA), além de caracterização elétrica. Tanto o sistema CeO2 puro quanto o dopado com manganês demonstraram alta estabilidade, apresentando padrões de difração semelhantes. A partir das análises realizadas, foi possível estabelecer os tempos de resposta dos sensores quando expostos ao CO, onde observou-se uma melhora significativa para o sistema dopado com diferentes concentrações de Mn, em comparação com o sistema puro. A modificação com maior teor de Mn (12%) não apresentou mudanças significativas em termos de resposta do sensor em relação a com menor teor de Mn (4%), indicando que a menor dopagens 4% de Mn tona-se promissora para aplicação de sensores para a detecção de monóxido de carbono.
Abstract: In this study, syntheses of cerium oxide (CeO2) nanoparticles with different concentrations of manganese were carried out using the microwave-assisted hydrothermal synthesis technique. In order to obtain different compositions, the nanoparticles were modified following the stoichiometric formulas: Ce1-(3/4x)MnxO2, where x varied in the values of 0.0, 4.0, 8.0, 12.0 in mol. The system was then subjected to a thermal treatment at 100 °C for 8 minutes in a conventional microwave oven, with a constant heating rate of 10 °C/min. The resulting powders were subjected to various characterization techniques to evaluate their properties. These techniques included X-ray diffraction (XRD), Raman scattering spectroscopy, ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron paramagnetic resonance (EPR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS), thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA), and electrical characterization. Both pure CeO2 system and manganese-doped system demonstrated high stability, showing similar diffraction patterns. From the analyses performed, it was possible to establish the response times of the sensors when exposed to CO, where a significant improvement was observed for the system doped with different concentrations of Mn compared to the pure system. The modification with higher Mn content (12%) did not show significant changes in terms of sensor response compared to the lower Mn content (4%), indicating that the lower doping of 4% Mn becomes promising for the application of sensors for carbon monoxide detection.
Palavras-chave: Óxido de cério
Aglomerados defeituosos
Nanopartículas
Sensores de gás
Monóxido de carbono
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3870
Data do documento: 21-Jul-2023
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