Síntese rápida por precursores poliméricos e caracterização de ZnO nanocristalino dopado com Co e Cu

O óxido de zinco (ZnO) é um material altamente atrativo devido as suas propriedades eletrônicas e fotocatalíticas. É um semicondutor versátil com band gap de 3,4 eV, o qual pode ser aplicado nas atividades fotovoltaicas, fotocatalíticas, entre outros, além de servir como substrato para o crescimento de outros semicondutores. Dessa forma, o óxido de zinco apresentou muitas aplicações como detector UV, varistor, fotocatálise e sensores de gás. Quando dopados com metais de transição como Ni, Mn e Co, este material exibe ordenamento ferromagnético à temperatura ambiente. No presente trabalho, foram sintetizadas as composições nanoestruturadas ZnO:Cu e ZnO:Co, em diferentes teores de dopagem, pelo método baseado em precursor polimérico modificado cujo polímero é hidrossolúvel. Este processo permite a síntese de nanopartículas em tempo reduzido de cerca de seis horas, quando comparado aos métodos baseados em precursores poliméricos convencionais como Pechini e sol-gel, além de dispensar a necessidade da etapa de envelhecimento. Os pós sintetizados foram caracterizados quanto à composição química (fluorescência de raios X (FRX)), quanto as fases presentes (difratometria de raios X (DRX)) e morfologicamente (microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET)). Eles apresentaram particulado aglomerado (MEV) comum a esse método. Os difratogramas mostraram alta cristalinidade dos pós e, após refinamento de Rietveld (pelo programa GSAS II), os tamanhos de cristalitos inferidos pela equação de Scherrer, foram inferiores a 50 nm. Estes tamanhos reduzidos de particulado primário foram comprovados por MET, com morfologia semelhante a nanoflores (nanoflowers). Constatou-se que a concentração de dopante, bem como a temperatura afetam o tamanho médio de cristalito e os parâmetros de célula unitária, mas não àcristalinidade do material (em temperaturas elevadas de tratamento térmico). O comportamento elétrico dos óxidos de zinco dopados com Co e Cu foram estudados, onde apresentaram alta resistividade elétrica em 1050 ºC (sinterização) em altas concentrações de dopante, em maiores temperaturas de sinterização a condutividade é acrescida, porém o material ainda possui comportamento semicondutor, sendo condutivo em elevados campo elétrico.