Síntese E Caracterização De Nanopartículas De ZnO Obtidas Por Precursor Orgânico

Resumo

A nanotecnologia tem despertado grande interesse na comunidade acadêmica com inúmeros artigos científicos e produtos tecnológicos. Existe também uma grande busca de novos materiais semicondutores que apresentem possibilidade de aplicação na indústria da microeletrônica. O óxido de zinco (ZnO), objeto de estudo do presente trabalho, é um importante semicondutor com band gap de 3,37 eV que, em nanoescala, muitas questões novas são levantadas, estando geralmente ligadas à melhorias das propriedades ópticas. Vários métodos de preparação têm sido estudados a fim de obter ZnO com tamanho de partícula nanométrica como a irradiação de microondas, método sonoquímica, sol-gel, entre outros. Neste trabalho foi utilizado a síntese de nanopartículas de ZnO por meio do método sol-gel proteico modificado, sendo este um método rápido, prático e de baixo custo. A preparação do material foi realizada utilizando uma solução de 1,25g de colágeno comercial e 0,5g de nitrato de zinco Zn(NO3)2. Esta foi colocada em agitação com temperatura de 45°C por 1 hora e em seguida a solução permaneceu em repouso durante 48 horas em estufa a 60°C. Para a obtenção das nanoestruturas de ZnO foi necessário submeter as amostras a um pré-tratamento de 250°C por 3 horas e posteriormente a tratamentos térmicos de 300°C à 700°C por 3 horas. Todos tratamentos foram realizados à pressão atmosférica. Após a obtenção das nanopartículas de ZnO realizamos a caracterização estrutural e óptica das mesmas. A caracterização estrutural foi obtida por técnicas de difração de raios-X (DRX), de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman e Microscopia Eletrônica de Varredura, enquanto que as propriedades ópticas foram determinadas por fotoluminescência (PL). Os resultados de DRX mostram que as nanopartículas de ZnO são policristalinas com fase hexagonal (estrutura wurtzita/JCPDS 36-1451). O tamanho dos nanocristais cresce com o aumento da temperatura do tratamento térmico. A análise dos espectros de PL mostra a presença de ZnO de emissão na região do visível, com maior intensidade em torno de 525nm. Em algumas amostras é possível observar a emissão secundária com pico em aproximadamente 380nm. Para temperaturas de tratamento térmico abaixo de 450°C os resultados de FTIR mostram contribuições do copolímero. As contribuições de ZnO e ligações carbônica aparecem apenas nas amostras com tratamento térmico superior ou igual a 500°C. Nos espectros de Raman o pico mais intenso a 421cm-1 é característico da fase hexagonal wurtzita do ZnO. Comparado com outros métodos os resultados demonstraram o grande potencial deste método de preparação para a aplicação tecnológica, devido ao baixo custo de síntese, formação de partículas com tamanhos que variam entre 10nm e 70nm, e propriedades ópticas muito promissoras.