Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-07-09T21:40:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_Preparo CaracterizaçãoÓxido.pdf: 2486341 bytes, checksum: 4414a1008a94c8d7e7eaf4590e6ea19f (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-01T17:29:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_Preparo CaracterizaçãoÓxido.pdf: 2486341 bytes, checksum: 4414a1008a94c8d7e7eaf4590e6ea19f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-01T17:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_Preparo CaracterizaçãoÓxido.pdf: 2486341 bytes, checksum: 4414a1008a94c8d7e7eaf4590e6ea19f (MD5) Previous issue date: 2013 / O CETEC vem desenvolvendo células solares baseadas em uma heterojunção com camada intrínseca, à base de Silício– HJS. Este tipo de célula requer um TCO (óxido transparente condutor) de alta qualidade, com resistividade da ordem de 10-4Ω.cm e transmitância acima 85%. Obter TCO’s para este tipo de célula é um desafio, pois este deve ser obtido a temperaturas abaixo de 200ºC. Neste trabalho, foi estudado a hidrogenação de ZnO:Al a fim de diminuir a resistividade dos filmes, sem alterar significativamente as propriedades ópticas. O hidrogênio age no ZnO como doador de carga tipo n diminuindo assim a resistividade dos filmes. Os filmes de ZnO:Al hidrogenados foram depositados por evaporação por feixe de elétrons assistido por plasma. Os experimentos foram realizados em duas etapas, ambas a uma temperatura em torno de 100ºC. Na primeira, produziram-se filmes variando apenas o teor de hidrogênio na atmosfera de deposição. A variação ocorreu em cinco níveis diferentes, 0, 5, 10, 15, 20 e 25%. Já na segunda série de experimentos variou-se apenas a corrente do feixe, de 0,3 a 0,6A, mantendo o hidrogênio a 5% na atmosfera de deposição. Os filmes foram caracterizados eletricamente empregando-se o método de quatro pontas, estruturalmente por espectroscopia Raman e difração de raios X e opticamente por espectrofotometria Uv-Vis. Foram produzidos filmes com transmitância maior que 80% e com resistividade de 4,54 x10-3Ω.cm. A difração de raios X mostrou que os filmes de ZnO depositados apresentam estrutura wurtzita com orientação preferencial (002), com o eixo c paralelo a normal do substrato. A difração também mostrou que o hidrogênio, entre 5 e 10%, aumenta a cristalinidade do filme bem como fluxos de hidrogênio acima de 10% levam a diminuição do tamanho de grão até o filme ficar amorfo. Através do espectro Raman pode-se perceber que os filmes depositados possuem muitos defeitos. Atmosfera de 5 a 10% de hidrogênio mostraram ser as melhores para dopagem dos filmes. ____________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The CETEC`s photovoltaic group has been developing heterojunction silicon based solar cells with intrinsic layer. This kind of solar cell require a high quality TCO (Transparent conductive oxide). The TCO must present a low resistivity in order of 10-4Ω.cm and transmittance above 85%. Grow TCOs for this type of cell is a challenge due the difficulty to obtain it at temperatures below 200°C. In this work, the effect of hydrogen in ZnO:Al was studied. The hydrogen reduces the resistivity of ZnO without modifying optical properties significantly. Hydrogen acts as n-type donor but in excess can reduce the ZnO. The films were deposited by e-beam plasma assisted. The experiments were carried out in two phases. In the first one, only the percentage of hydrogen in the deposition atmosphere was varied. The hydrogen flow varied from 6 to 40sccm, corresponding to 5% and 25% of the gas present in the deposition atmosphere respectively. In the second phase, the beam current was varied, from 0.3 to 0.6A in order to study the effect of the current in the properties of hydrogenated AZO. The films were characterized by four point probe, Raman spectroscopy, X ray diffraction and UV-Vis spectrophotometry. We obtained films with transmittance higher than 80% and band gap around 3.2ev. The hydrogen reduces the resistivity in one order of magnitude. The lowest resistivity was 4.54 x10-3Ω.cm in atmosphere of 5% of hydrogen. The X-ray diffraction showed the films presented wurtzite structure. Diffraction also showed that the hydrogen between 5% and 10% increases the crystallinity of the film, and hydrogen above to 10% decreases the crystallinity. The Raman spectrum presented a band in all films that corresponds too many defects in the films, mainly in the grain boundaries. Atmosphere 5-10% of hydrogen turned out to be the best for doping the film.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-30Bitstream added on 2014-12-02T11:20:59Z : No. of bitstreams: 1 000794339.pdf: 3738192 bytes, checksum: 99da1a6fbdda5bcd5598d79f6e4aa0a9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A variedade de aplicações tecnológicas relacionadas aos dispositivos baseados em óxidos semicondutores tem despertado grande interesse na comunidade científica, fazendo com que os estudos relacionados a estes materiais aumentassem muito nos últimos anos. Dentre estes materiais, encontra-se o óxido de zinco (ZnO), um semicondutor que apresenta diversas propriedades que o tornam um material em potencial para aplicações nas mais diversas áreas, desde diodos emissores de luz (LEDs) aos dispositivos fotovoltaicos em células solares. Um dos fatores que pode influenciar as propriedades deste material é a dopagem. Particularmente, a dopagem do ZnO com elementos da família dos lantanídeos, conhecidos como terras-raras, pode oferecer possibilidades de aprimoramento em suas propriedades fotossensíveis e fotoeletroquímicas. Dessa forma, realizou-se neste trabalho, a síntese e caracterização de amostras de ZnO a partir do método sonoquímico, um método baseado na síntese química assistida por ultrassom. Uma tentiva de dopagem das amostras obtidas com elementos terras-raras, a fim de modificar suas propriedades ópticas e uma investigação acerca das influências do tempo de tratamento ultrassônico sobre estas amostras também foram realizadas. Os resultados obtidos sugerem que o tratamento ultrassônico atua como um catalisador para a precipitação do ZnO e apresenta influências sobre a cristalinidade e tamanho das estruturas obtidas. Além disso, o método de síntese sonoquímico com a utilização de uma baixa potência para irradiação dos ultrassons, não se mostrou efetivo para a incorporação dos elementos terras-raras na matriz de ZnO, uma vez que uma incorporação superficial e em qualidade não significativa foi observada para as amostras sintetizadas nesse trabalho / The variety of tecnological applications related to semiconducting oxides-based devices has aroused great interest of the scientific community, making studies related to these materials expand greatly in recent years. Among these materials, zinc oxide (ZnO) is a semiconductor that has several properties which make it a potential material for applications in several areas, from light emitting diodes (LEDs0 to photvoltaic devices for solar cells. One factor that can influence of this material is doping. Particularly, lanthanide (known as rare earths) doping of ZnO, may offer unique opportunities for improvement in its photosensitive and photoelectrochemical properties. Thus, it has performed in this work, synthesis and characteristion of ZnO samples from sonochemical method, an assisted by ultrasound chemical synthesis method. An attempt to doping of the samples with rare-earth elements, in order to modify its optical properties and an investigation into the influences of ultrassonic treatment time on these samples were also performed. The obtained results suggest that the ultrasonic treatment acts as a catalyst for ZnO precipitation and has influences on the crystallinity and size of obtained structures. Furthermore, sonochemical synthesis method with use of a low power ultrassound irradiation, was not effective for rare earth elements incorporation in the ZnO matrix, since a surface and no significant incorporation was observed for samples synthesized in this work

Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Luis Augusto Sousa Marques da Rocha / Banca: Flávio Leandro de Souza / Resumo: A variedade de aplicações tecnológicas relacionadas aos dispositivos baseados em óxidos semicondutores tem despertado grande interesse na comunidade científica, fazendo com que os estudos relacionados a estes materiais aumentassem muito nos últimos anos. Dentre estes materiais, encontra-se o óxido de zinco (ZnO), um semicondutor que apresenta diversas propriedades que o tornam um material em potencial para aplicações nas mais diversas áreas, desde diodos emissores de luz (LEDs) aos dispositivos fotovoltaicos em células solares. Um dos fatores que pode influenciar as propriedades deste material é a dopagem. Particularmente, a dopagem do ZnO com elementos da família dos lantanídeos, conhecidos como terras-raras, pode oferecer possibilidades de aprimoramento em suas propriedades fotossensíveis e fotoeletroquímicas. Dessa forma, realizou-se neste trabalho, a síntese e caracterização de amostras de ZnO a partir do método sonoquímico, um método baseado na síntese química assistida por ultrassom. Uma tentiva de dopagem das amostras obtidas com elementos terras-raras, a fim de modificar suas propriedades ópticas e uma investigação acerca das influências do tempo de tratamento ultrassônico sobre estas amostras também foram realizadas. Os resultados obtidos sugerem que o tratamento ultrassônico atua como um catalisador para a precipitação do ZnO e apresenta influências sobre a cristalinidade e tamanho das estruturas obtidas. Além disso, o método de síntese sonoquímico com a utilização de uma baixa potência para irradiação dos ultrassons, não se mostrou efetivo para a incorporação dos elementos terras-raras na matriz de ZnO, uma vez que uma incorporação superficial e em qualidade não significativa foi observada para as amostras sintetizadas nesse trabalho / Abstract: The variety of tecnological applications related to semiconducting oxides-based devices has aroused great interest of the scientific community, making studies related to these materials expand greatly in recent years. Among these materials, zinc oxide (ZnO) is a semiconductor that has several properties which make it a potential material for applications in several areas, from light emitting diodes (LEDs0 to photvoltaic devices for solar cells. One factor that can influence of this material is doping. Particularly, lanthanide (known as rare earths) doping of ZnO, may offer unique opportunities for improvement in its photosensitive and photoelectrochemical properties. Thus, it has performed in this work, synthesis and characteristion of ZnO samples from sonochemical method, an assisted by ultrasound chemical synthesis method. An attempt to doping of the samples with rare-earth elements, in order to modify its optical properties and an investigation into the influences of ultrassonic treatment time on these samples were also performed. The obtained results suggest that the ultrasonic treatment acts as a catalyst for ZnO precipitation and has influences on the crystallinity and size of obtained structures. Furthermore, sonochemical synthesis method with use of a low power ultrassound irradiation, was not effective for rare earth elements incorporation in the ZnO matrix, since a surface and no significant incorporation was observed for samples synthesized in this work / Mestre

Orientador: Marcelo Ornaghi Orlandi / Banca: Silvio Rainho Teixeira / Banca: Neftal Lenin Villarreal Carreño / Banca: José Roberto Siqueira Junior / Banca: Regina Célia Galvão Frem / Resumo: A eficiência dos materiais semicondutores óxidos metálicos utilizados em dispositivos sensores, depende fortemente de parâmetros morfológicos e estruturais. É de grande interesse que os materiais apresentem um elevado grau nos parâmetros de medidas que definem um bom sensor, como: sinal, sensibilidade, seletividade. Devido a isso, métodos de sínteses adequados têm grande influência no desempenho dos dispositivos, já que interferem diretamente na morfologia e estrutura dos materiais semicondutores. Através dessa perspectiva, nesse trabalho, morfologias do composto semicondutor óxido metálico ZnO foram superficialmente modificadas com o intuito de realizar melhorias para aplicações em sensores de gás e de radiação luminosa (fotocondução) na faixa do ultravioleta. Dois métodos de sínteses foram utilizados: i) evaporação térmica por redução carbotérmica e ii) hidrotermal assistido por micro-ondas, responsáveis por obter morfologias tipo tetrapés e estrelas multipontas, respectivamente. Processos de evaporação térmica por redução carbotérmica tem a grande vantagem de obter estruturas com morfologias unidimensionais, em contrapartida, o método hidrotermal assistido por micro-ondas pode sintetizar uma enorme gama de diferentes morfologias com a vantagem de ser um processo rápido e de baixos custos energéticos. Técnicas como microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X, espectroscopia ultravioleta visível e infravermelho, foram utili... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

O objetivo deste estudo é desenvolver e caracterizar as propriedades eletrônicas, estruturais e fotocatalíticas do ZnO micro e nano estruturado. As amostras foram preparadas pela reação de hidrólise do Zn2+ em meio aquoso ou em n-pentanol. Foi investigado o efeito do tratamento térmico e da introdução de Ag na atividade fotocatalítica do ZnO frente à degradação do azul de metileno. Foram utilizadas as técnicas de DRX (Difração de raios-X), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), MET (microscopia Eletrônica de Transmissão) e EXAFS (do inglês: Extended X-ray Absorption Fine Structure) como técnicas de caracterização. O método BET também foi utilizado para caracterizar a área específica das amostras. Foi observado que a morfologia e o tamanho das partículas de ZnO são bastante afetados pelas condições de síntese. A prata não exerceu influência na atividade fotocatalítica do ZnO. A atividade fotocatalítica foi influenciada pela área especifica das amostras de ZnO. O tratamento térmico das amostras conduziu a um aumento da atividade fotocatalítica das amostras que foram sintetizadas com poliacrilamida. / The aim of this study is to develop and characterize the electronic, structural and photocatalytic properties of micro and nanostructured ZnO. The samples were prepared by the Zn+2 hydrolysis reaction in aqueous or in n-pentanol medium. The effect of thermal annealing and the Ag introduction in ZnO was investigated toward the photocatalytic activity to methylene blue decomposition. XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Transmission Electron Microscopy), EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) were used as characterization techniques. The BET method was used to obtain the surface area of the samples. It was observed that the morphology and size of the ZnO particles are strongly affected by the synthesis conditions. It was observed that the presence of Ag did not have any effect in the photocatalytic activity. However, the ZnO surface area was the dominant effect. The thermal annealing improved the photocatalytic activity of the samples that were prepared in the presence of polyacrylamide.

Este estudo foi dedicado à síntese e à caracterização de filmes de ZnO crescidos sobre substratos de alumínio e de grafite. A síntese foi realizada através de método hidrotérmico que é um método simples e de baixo custo. A associação de diferentes técnicas de caracterização permitiu estudar as propriedades eletrônicas e estruturais dos filmes obtidos e avaliar o desempenho dos mesmos frente à fotodegradação do azul de metileno. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopias de Reflectância Difusa (DRS), de Raios-X na borda-K do Zn (XAS), de Fotoelétrons Induzidos por Raios-X (XPS) e Fotoluminescência. Os resultados mostraram uma forte influência do substrato na morfologia dos filmes. Os filmes de ZnO, de estrutura cristalina hexagonal, apresentaram defeitos estruturais que geram emissão na faixa do espectro visível. A maior eficiência fotocatalítica para a decomposição do azul de metileno foi associada ao filme com menor quantidade de defeitos estruturais. / This study was dedicated to the synthesis and characterization of ZnO films grown on aluminum and graphite substrates. The synthesis was carried out through the hydrothermal method that is simple and low cost. The association of different characterization techniques allowed the study of electronic and structural properties of the films in order to evaluate their performances towards methylene-blue photo-decomposition. The Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), Xray Absorption Spectroscopy at the Zn K edge (XAS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and photoluminescence techniques were used. The results showed a strong influence of the substrate in the morphology of the films. The ZnO films with hexagonal crystalline structure, present defects in their structure that generates emissions in the visible spectrum. The highest photocatalytic efficiency to the methylene blue decomposition was associated to the film with the lower quantity of structural defects.

Submitted by Bruna Pastrello null (bpastrello@yahoo.com.br) on 2016-03-29T18:01:37Z No. of bitstreams: 1 dissertação_bruna_pastrello_posmat.pdf: 1672543 bytes, checksum: 3f480624c1164579a2d8fe66299bb619 (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O título informado durante a submissão e o título presente na folha de rosto do trabalho estão diferentes. O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Por favor, corrija as informações e realize uma nova submissão Agradecemos a compreensão. on 2016-03-30T18:01:46Z (GMT) / Submitted by Bruna Pastrello null (bpastrello@yahoo.com.br) on 2016-03-31T15:49:11Z No. of bitstreams: 1 dissertação_bruna_pastrello_repositorio.pdf: 1715474 bytes, checksum: 666cc788bba92cfd8f794f6a11977194 (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O título da capa e da folha de rosto estão diferentes. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-03-31T16:08:00Z (GMT) / Submitted by Bruna Pastrello null (bpastrello@yahoo.com.br) on 2016-04-01T21:43:34Z No. of bitstreams: 1 dissertação_bruna_pastrello_repositorio.pdf: 1715585 bytes, checksum: 92a28b31b61344acfed65ba5ca1ee62d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-04-05T13:41:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pastrello_b_me_bauru.pdf: 1715585 bytes, checksum: 92a28b31b61344acfed65ba5ca1ee62d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T13:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pastrello_b_me_bauru.pdf: 1715585 bytes, checksum: 92a28b31b61344acfed65ba5ca1ee62d (MD5) Previous issue date: 2016-03-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O óxido de zinco (ZnO) é um semicondutor muito utilizado na área tecnológica, principalmente em dispositivos fotovoltaicos e, mais recentemente, vem sendo utilizado em aplicações biomédicas. Porém, os efeitos citotóxicos, principalmente quando em tamanho nanométrico, associados ao seu uso, não devem ser descartados. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar o efeito tempo de sonicação na morfologia de nanopartículas de ZnO e como estas diferenças poderiam afetar a estrutura da albumina, provocar a hemólise de eritrócitos e a ativação de neutrófilos humanos, quando em contato com este material. Amostras de ZnO foi obtido através do método de síntese ultrassônica, caracterizada por métodos ópticos e suas morfologias observadas em microscópio de varredura eletrônica. Foram obtidas duas morfologias distintas: nanoflores e nanoagulhas. Em todos os testes biológicos a concentração final de ZnO foi 0,1mg/mL em todos os experimentos, onde incubou-se o mesmo com albumina humana e com células sanguíneas (eritrócitos e neutrófilos). Não se observou alterações significativas na estrutura da albumina quando incubada com ZnO, como evidenciado por estudos de fluorescência intrínseca e extrínseca. Uma exceção foi uma pequena agregação da proteína quando incubada com o ZnO (nanoflor) avaliado por espalhamento de luz (Rayleigh). Embora pouco efetiva, esta morfologia do ZnO também foi mais eficaz na indução de hemólise de eritrócitos (22%), se comparado às nanoagulhas (11%), após 48 horas de reação (controle negativo=3,7%). A mesma tendência foi observada para estimulação de neutrófilos avaliada por luminol (nanoflores 26,9%, nanoagulhas 8,9% e controle negativo=8,7%). Em conclusão, podemos afirmar que ZnO nanoestruturado apresentou baixa toxicidade nos modelos aqui estudados, o que reforça a sua potencial aplicação in vivo. / Zinc oxide (ZnO) is a semiconductor that has been highly explored in multiple areas of science, especially in photovoltaic devices and, more recently, in biomedical applications. However, the cytotoxic effects, especially in nanosize, associated with its use cannot be ruled out. Therefore, this work aimed to study how the sonication time can influence the morphology obtained for the zinc oxide and how these differences could affect the structure of albumin, cause hemolysis of erythrocytes and activation of human neutrophils. ZnO was obtained by ultrasonic synthesis method and characterized by optical methods and their morphologies observed in scanning electron microscope. Two differents morphologies were obtained: nanoflowers and nanoneedle. ZnO was incubated with human serum albumin and blood cells (erythrocytes and neutrophils) in final concentration of 0.1mg/ml. The results showed no significant modification in albumin structure when incubated with ZnO, evidenced by intrinsic and extrinsic fluorescence studies. One exception was a small protein aggregation observed in light scattering (Rayleigh). Although somewhat effective, this morphology of ZnO was also more effective at inducing hemolysis of erythrocytes (22%) compared to nanoagulhas (11%), after 48 hours of reaction (negative control = 3.7%). The same trend was observed for stimulation of neutrophils measured by luminol (nanoflowers 26.9% and nanoneedle 8.9%) (negative control = 8.7%). In conclusion, it can be said that ZnO nanostructured showed low toxicity in the models studied, which reinforces the in vivo applications.

O objetivo deste estudo é desenvolver e caracterizar as propriedades eletrônicas, estruturais e fotocatalíticas do ZnO micro e nano estruturado. As amostras foram preparadas pela reação de hidrólise do Zn2+ em meio aquoso ou em n-pentanol. Foi investigado o efeito do tratamento térmico e da introdução de Ag na atividade fotocatalítica do ZnO frente à degradação do azul de metileno. Foram utilizadas as técnicas de DRX (Difração de raios-X), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), MET (microscopia Eletrônica de Transmissão) e EXAFS (do inglês: Extended X-ray Absorption Fine Structure) como técnicas de caracterização. O método BET também foi utilizado para caracterizar a área específica das amostras. Foi observado que a morfologia e o tamanho das partículas de ZnO são bastante afetados pelas condições de síntese. A prata não exerceu influência na atividade fotocatalítica do ZnO. A atividade fotocatalítica foi influenciada pela área especifica das amostras de ZnO. O tratamento térmico das amostras conduziu a um aumento da atividade fotocatalítica das amostras que foram sintetizadas com poliacrilamida. / The aim of this study is to develop and characterize the electronic, structural and photocatalytic properties of micro and nanostructured ZnO. The samples were prepared by the Zn+2 hydrolysis reaction in aqueous or in n-pentanol medium. The effect of thermal annealing and the Ag introduction in ZnO was investigated toward the photocatalytic activity to methylene blue decomposition. XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Transmission Electron Microscopy), EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) were used as characterization techniques. The BET method was used to obtain the surface area of the samples. It was observed that the morphology and size of the ZnO particles are strongly affected by the synthesis conditions. It was observed that the presence of Ag did not have any effect in the photocatalytic activity. However, the ZnO surface area was the dominant effect. The thermal annealing improved the photocatalytic activity of the samples that were prepared in the presence of polyacrylamide.

Este trabalho investigou a obtenção de nanoestruturas de ZnO a partir de um método inovador e de simples operação baseado na evaporação térmica usando como precursor zinco metálico em uma atmosfera controlada pela injeção de argônio, como gás inerte, e de ar comprimido, como gás oxidante. No processo desenvolvido foram estudadas as influências da variação do fluxo do gás inerte, do fluxo do gás oxidante bem como da temperatura do meio reacional nas propriedades dos pós de ZnO obtidos. Também foi realizado um estudo de reprodutibilidade em que se verificou a estabilidade do processo em termos das propriedades estudadas nos pós sintetizados. Foram avaliados aspectos microestruturais dos pós através de difratogramas de raios X, imagens de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão e pelas medidas de área superficial específica. As propriedades fotofísicas foram interpretadas pelas técnicas de espectrofotometria de absorção e de reflectância difusa UV-Vis e pela técnica de espectroscopia de emissão de fotoluminescência. Foi possível desenvolver um sistema de fácil manuseio que permite obter nanoestruturas de ZnO com morfologia acicular majoritariamente na forma de nanotetrápodes. Se constatou que existem condições específicas para obtenção de pós de ZnO de elevada pureza, bem como pós com a presença de resíduos de zinco metálico, em função dos parâmetros de processo utilizados. Com base nos resultados obtidos conclui-se que as características microestruturais e as propriedades fotofísicas são influenciadas tanto pela variação no fluxo do gás inerte, do gás oxidante e da temperatura do meio reacional. No processamento dos pós de ZnO verificou-se que, utilizando vazões de gases oxidante e inerte a 10 LPM e com a temperatura do meio reacional mantida em 900ºC, que foi obtido um pó com morfologia acicular mais refinada, com área superficial específica de 24 m²/g e com a presença de uma maior concentração de defeitos intrínsecos como vacâncias de Zn e O as quais levam a emissão de fotoluminescência na região espectral do visível. / This work investigated the obtainment of nanostructures of ZnO from an innovative and simple method based on a thermal evaporation process using metallic zinc as a precursor in a controlled atmosphere by injecting argon as inert gas and atmospheric air as oxidant. In the developed process were studied the influences of the inert and oxidizing gases flow and the temperature of the reaction medium on the properties of ZnO powders obtained. Also a reproducibility study was performed to evaluate the stability of the process in terms of the properties studied in the synthesized powders. The microstructure characteristics were evaluated by X-ray diffraction, by scanning and transmission electron microscopes images and by specific surface area measurements. The photophysical properties were interpreted by absorption and diffuse reflectance UV-Vis spectrophotometry by photoluminescence emission spectroscopy. It was possible to develop an easy handling system that allows producing ZnO nanostructures with acicular morphology mainly in the form of nanotetrapods. It was found that there are specific conditions for obtaining the ZnO powder with high purity, as well as post residues with zinc metal powders, depending on the process parameters used. Based on the achieved results it was concluded that the microstructural characteristics and the photophysical properties are influenced by the variation in the flow of inert and oxidizing gases and by the temperature of the reaction medium as well. In the processing of ZnO powders it was found that, using 10 LPM as flow rates for both oxidizer and inert gases and temperature of the reaction medium maintained at 900 ° C, which was obtained a powder having the most refined acicular morphology with a specific surface area of 24 m² / g in the presence of a higher concentration of intrinsic defects as vacancies and Zn which lead to the emission of photoluminescence in the visible spectral region.

Este estudo foi dedicado à síntese e à caracterização de filmes de ZnO crescidos sobre substratos de alumínio e de grafite. A síntese foi realizada através de método hidrotérmico que é um método simples e de baixo custo. A associação de diferentes técnicas de caracterização permitiu estudar as propriedades eletrônicas e estruturais dos filmes obtidos e avaliar o desempenho dos mesmos frente à fotodegradação do azul de metileno. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopias de Reflectância Difusa (DRS), de Raios-X na borda-K do Zn (XAS), de Fotoelétrons Induzidos por Raios-X (XPS) e Fotoluminescência. Os resultados mostraram uma forte influência do substrato na morfologia dos filmes. Os filmes de ZnO, de estrutura cristalina hexagonal, apresentaram defeitos estruturais que geram emissão na faixa do espectro visível. A maior eficiência fotocatalítica para a decomposição do azul de metileno foi associada ao filme com menor quantidade de defeitos estruturais. / This study was dedicated to the synthesis and characterization of ZnO films grown on aluminum and graphite substrates. The synthesis was carried out through the hydrothermal method that is simple and low cost. The association of different characterization techniques allowed the study of electronic and structural properties of the films in order to evaluate their performances towards methylene-blue photo-decomposition. The Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), Xray Absorption Spectroscopy at the Zn K edge (XAS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and photoluminescence techniques were used. The results showed a strong influence of the substrate in the morphology of the films. The ZnO films with hexagonal crystalline structure, present defects in their structure that generates emissions in the visible spectrum. The highest photocatalytic efficiency to the methylene blue decomposition was associated to the film with the lower quantity of structural defects.