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Título: Deposição de nanopartículas metálicas em sílica visando à produção de sensores ópticos
Título(s) alternativo(s): Depositions of metal nanoparticles on silica aim the production of optical sensors
Autor(es): Pereira, Amanda Figueiredo
Orientador(es): Oliveira, Marcela Mohallem
Palavras-chave: Materiais nanoestruturados
Misturas (Química)
Absorção
Detectores ópticos
Silica
Química
Nanostructured materials
Mixtures
Absorption
Optical detectors
Silica
Chemistry
Data do documento: 28-Nov-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: PEREIRA, Amanda Figueiredo. Deposição de nanopartículas metálicas em sílica visando à produção de sensores ópticos. 2016. 70 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: As nanopartículas (NPs) são materiais cujo tamanho se encontra na escala dos nanômetros, e que apresentam propriedades físicas e/ou químicas diferentes das de seu sólido bulk (sólido estendido). Além disso, para que suas propriedades sejam distintas das do seu sólido em tamanho convencional, a partícula deve estar abaixo do tamanho crítico, sendo necessário o controle e a manutenção da sua morfologia para que possamos propor sua aplicação. Para a síntese de NPs existem dois grandes métodos clássicos: o método bottom-up e o método top-down, sendo que o segundo faz uso de reações controladas para que as NPs sejam formadas dentro da escala de tamanhos desejada. Isso permite a obtenção de materiais e dispositivos que possam ter propriedades melhoradas, como por exemplo, a sensibilidade dos sensores. O presente trabalho consistiu em depositar diferentes quantidades de nanopartículas de ouro e prata sobre a sílica, visando um sistema modelo para a aplicação em sensores baseados em fibras ópticas. As amostras foram separadas em três grupos para o estudo dos resultados nas propriedades da mistura entre NPs de ouro e de prata. O primeiro grupo consistiu na deposição de NPs de ouro e na deposição de NPs de prata em etapa posterior. Já o segundo grupo consistiu na deposição de NPs de prata e em seguida na deposição das de ouro. E por fim, o terceiro grupo consistiu na deposição conjunta da mistura dos dois metais. Outras modificações foram realizadas para uma tentativa de aperfeiçoamento do processo de deposição das NPs na sílica, como a redução do tempo na solução do agente redutor. Para a caracterização de todas as amostras foi utilizada fundamentalmente a espectroscopia de absorção na região do UV-Vis para controle da modificação na banda plasmon, característica de NPs metálicas, bem como as técnicas convencionais de caracterização de nanomateriais, tais como: difratometria de raios X, espectroscopia na região do Infravermelho, espectroscopia na região do UV-Vis e microscopia eletrônica de transmissão (MET). As nanopartículas dos três grupos são esféricas e apresentam um tamanho de 5 a 15 nm. As bandas plasmonicas dos grupos divergem entre si, mostrando que as rotas propostas interferem na síntese das nanopartículas. Todos os grupos obtiveram resultados excelentes no que diz respeito à proposta de aplicação. Porém, é necessário um estudo mais aprofundado para a constatação do tipo de nanopartícula bimetálica que foi reproduzida.
Abstract: Nanoparticles (NPs) are nanometer-sized materials that have different physical and / or chemical properties than their solid bulk. In addition, in order for its properties to be different from those of its solid in conventional size, the particle must be below critical size and its size must be controlled and maintained so that we can propose its application. For the synthesis of NPs there are two main classical methods: the bottomup method and the top-down method. The second makes use of controlled reactions so the NPs are formed within the desired morphology range. This allows obtaining materials and devices that may have improved properties, such as sensor sensitivity. The present work consisted in depositing different amounts of gold and silver nanoparticles on silica, aiming at a model system for the application in optical fiber based sensors. The samples were separated into three groups for the study of the results on the mixing properties between gold and silver NPs. The first group consisted of the deposition of gold NPs and the deposition of silver NPs at a later stage. The second group consisted of the deposition of silver NPs and then the deposition of gold. And finally, the third group consisted of the combined deposition of the mixture of the two metals. Further modifications were made for an attempt to improve the deposition process of NPs on silica, such as reducing the time in the reducing agent solution. For the characterization of all the samples, it was used mainly the absorption spectroscopy in the UV-Vis region to control the modification in the plasmon band, characteristic of metallic NPs, as well as the conventional techniques of characterization of nanomaterials, such as: X-ray diffractometry, vibration spectroscopy in the Infrared region, and transmission electron microscopy (TEM). The nanoparticles of the three groups are spherical and have a size of 5 to 15 nm. The plasmon bands of the groups are different from each other, showing that the proposed routes interfere in them. All groups achieved excellent results with regard to the application proposal. However, a more detailed study is needed to verify the type of bimetallic nanoparticle that was reproduced.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9554
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