Síntese e Caracterização de NPs de ZnO e NiO puros e dopados

1. Orientadora: Prof ª. Drª. Daniela Martins F. de Oliveira
DQI/ Campus sede UEM
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
Jéssica de Lara Andrade
PIBIC / Fundação Araucária / UEM
Química Licenciatura - 2009

2.  A Nanotecnologia trata da manipulação de materiais em escala
nanométrica, ou seja, a um bilionésimo de um metro (10-9 m).

3. 

5.  Semicondutor “tipo n”
 Estrutura Wurtzita
 Banda gap de 3,37 eV
 Interessantes propriedades
fotocondutoras, piezoelétricas e
luminescentes.
 Semicondutor “tipo p”
 Estrutura cúbica de face centrada
 Ampla energia de banda gap (3,6 -
4,0 eV)
 Interessantes propriedades
Magnéticas
Dopagem

6.  Sintetizar nanopartículas de óxidos metálicos puros e dopados de
ZnO e NiO em diferentes composições, utilizando um método de
síntese que utiliza precursores simples e água como solvente.
 Estudar as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas destes
materiais por meio de diferentes técnicas de caracterização como:
 Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de
Fourier (FTIR)
 Difratometria de raios-X (DRX)
 Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)
 Espectroscopia de Absorção Fotoacústica na região UV-Vis (PAS)

8. Figura 1 - Espectros de FTIR dos óxidos nanoestruturados puros e dopados, calcinados
em ar a 400 °C. a) Ni1-xZnxO e b) Zn1-xNixO.
O-H NO3
– , CO3
– Ni-O
Zn-O
Ni-O
Zn-O
NO3
– , CO3
–
O-H
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Ni0,90Zn0,10O
Ni0,95Zn0,05O
Ni0,97Zn0,03O
Absorbância
(u.a.)
Numero de onda (cm-1)
NiO
Ni0,99Zn0,01O
ZnO
a)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Zn0,90Ni0,10O
Zn0,95Ni0,05O
Zn0,97Ni0,03O
Absorbância
(u.a.)
Numero de Onda (cm-1)
Zn0,99Ni0,01O
ZnO
NiO
b)

9. Figura 2- Difratogramas de Raios-X dos óxidos nanoestruturados puros (NiO e ZnO) e
dopados Ni1-xZnxO em diferentes concentrações, calcinados em ar a 400 °C.
* NiO
# ZnO
10 20 30 40 50 60 70 80
Ni0,90
Zn0,10
O
Ni0,95
Zn0,05
O
Ni0,97
Zn0,03
O
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
*
*
*
*
NiO
Ni0,99
Zn0,01
O
2 (graus)
Intensidade
(u.a.)
ZnO
*

10. Figura 3- Difratogramas de Raios-X dos óxidos nanoestruturados puros (NiO e ZnO) e
dopados Zn1-xNixO em diferentes concentrações, calcinados em ar a 400 °C.
10 20 30 40 50 60 70 80
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
**
*
*
*
Zn0,90Ni0,10O
Zn0,95
Ni0,05
O
Zn0,97
Ni0,03
O
Intensidade
(u.a.)
2 (graus)
ZnO
Zn0,99
Ni0,01
O
NiO
*
#
* NiO
# ZnO

11.  Tamanho dos cristalitos
Equação de Scherrer
Amostra Diâmetro em nm
Calcinado a 400°C Calcinado a 500 °C
ZnO 18 31
NiO 14 14
Ni0,99Zn0,01O 19 20
Ni0,97Zn0,03O 15 16
Ni0,95Zn0,05O 17 17
Ni0,90Zn0,10O 14 17
Zn0,99Ni0,01O 18 32
Zn0,97Ni0,03O 18 26
Zn0,95Ni0,05O 17 27
Zn0,90Ni0,10O 16 21
d= tamanho médio dos cristalitos;
0,9=constante esférica
λ =comprimento de onda de
emissão da lâmpada de cobre
utilizada,
B =diferença entre largura à meia
altura dos picos da amostra e do
padrão
ӨB =ângulo de Bragg
correspondente.

12. 200 300 400 500 600 700 800
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Sinal
Fotoacustico
(u.a.)
Comprimento de onda (nm)
ZnO 500°C
ZnO 400°C
Zn0,99
Ni0,01
O
Zn0,97
Ni0,03
O
Zn0,95
Ni0,05
O
Zn0,90
Ni0,10
O
Figura 3 - Espectros de absorção fotoacústica na região do UV-Vis do ZnO puro e dopados
Zn1-xNixO calcinados em ar a 400°C.

13.  Calculo de Energia de Banda gap
Relação de Tauc
αhν = A (hν – Eg )n
α= sinal fotoacústico
A= constante
h=constante de Planck;
ν= frequência do fóton,
Eg =banda gap óptica;
n= ½ ( semicondutor
direto).

14. Amostra Energia de Banda Gap (eV)
ZnO 3,02
NiO 3,61
Ni0,99Zn0,01O 2,95
Ni0,97Zn0,03O 3,00
Ni0,95Zn0,05O 2,52
Ni0,90Zn0,10O 3,43
ZnO# 3,16
Zn0,99Ni0,01O 3,05
Zn0,97Ni0,03O 3,05
Zn0,95Ni0,05O 3,12
Zn0,90Ni0,10O 3,11
# Oxido de Zinco (ZnO) calcinado a 500ºC
 Valores
de Eg

15.  TEM
NiO Ni0,95Zn0,05O
Zn0,95Ni0,05O
ZnO

16.  Foi possível sintetizar nanopartículas de óxidos puros e dopados (DRX
e FTIR).
 Os difratogramas de raios-X revelaram a pureza e a estrutura cristalina
dos óxidos.
 Os espectros de PAS mostraram que as propriedade ópticas dos
óxidos mudam com a dopagem.
 As energias de banda gap dos óxidos, em geral, diminuíram com a
dopagem, melhorando suas propriedades elétricas.