- Pesquisadores do IFSC-USP desenvolveram um sensor de ozônio em forma de “sanduíche” com camadas de óxido de grafeno reduzido (rGO) e óxido de zinco (ZnO) para proteger o material da ozonólise.
- A configuração reduz a temperatura de operação, aumenta a sensibilidade e melhora a seletividade em relação a outros gases.
- Em testes, o sensor detectou concentrações muito baixas de ozônio e conseguiu diferenciar esse gás de poluentes como monóxido de carbono, amônia e dióxido de nitrogênio.
- O dispositivo mostrou estabilidade ao longo dos experimentos, sem sinais de desgaste, sugerindo maior durabilidade.
- Os próximos passos incluem ajustar o número de camadas e explorar compósitos de rGO com outros óxidos metálicos; estudo publicado na revista Chemosensors e apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
A USP desenvolveu um sensor mais estável para detecção de ozônio no ar, com camadas de rGO e ZnO montadas em uma configuração tipo sanduíche. O objetivo é ampliar a vida útil do equipamento e aumentar a precisão na identificação de ozônio em meio a outros poluentes. O estudo, realizado no Instituto de Física de São Carlos, foi publicado na revista Chemosensors.
Valmor Roberto Mastelaro, pesquisador e docente do IFSC, coordenou a pesquisa. O grupo buscou melhorar a seletividade do sensor para diferenciar o ozônio de outros gases presentes na atmosfera, mesmo quando em misturas, e reduzir a temperatura de operação em relação aos sensores de óxido de zinco puros.
Amanda Akemy Komorizono, doutoranda do Programa de Ciência e Engenharia de Materiais do IFSC e coautora, explica que os semicondutores de óxido metálico, como ZnO, costumam exigir altas temperaturas e apresentam baixa seletividade. O compósito rGO-ZnO demonstrou melhor desempenho nessas frentes.
Estrutura e metodologia
A equipe utilizou camadas de óxido de grafeno reduzido (rGO) e ZnO dispostas para proteger o rGO da ozonólise, uma reação com ozônio que pode degradar o material. A deposição das camadas foi desafiadora, pois ZnO precisava cobrir integralmente o rGO para conferir proteção adequada.
Em testes sob uma câmara de gás, o sensor teve resistência elétrica monitorada durante a exposição ao ozônio. O fluxo de ar sintético permitiu a adsorção de íons de oxigênio na superfície, influenciando a resposta do sensor. Concentrações variadas de ozônio foram empregadas para avaliar desempenho e repetibilidade.
Resultados indicaram detecção de concentrações muito baixas de ozônio e boa capacidade de discriminar esse gás de poluentes como monóxido de carbono, amônia e dióxido de nitrogênio. A sensores mostraram também estabilidade ao longo de múltiplos ciclos de teste.
Perspectivas e parcerias
Os pesquisadores destacam potencial aplicação do sensor em esticações de monitoramento ambiental, áreas industriais e dispositivos portáteis de controle de poluição. Um próximo passo envolve ajustar o número de camadas de rGO e ZnO para reduzir ainda mais a temperatura de operação, além de explorar compósitos com outros óxidos metálicos.
O estudo contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e reúne Valmor Mastelaro, Rayssa Silva Correia, Amanda Akemy Komorizono, Julia Coelho Tagliaferro e Natalia Candiani Simões Pessoa, todos do IFSC. O artigo está disponível na revista Chemosensors.
Entre na conversa da comunidade