Detecção de gases tóxicos utilizando elementos semicondutores sensíveis

Abstract

O dióxido de estanho, SnO2, é um dos óxidos metálicos mais investigado com vista à sua aplicação em sistemas de detecção de gases tóxicos. Com efeito, é um dos materiais mais multifacetados para este tipo de aplicações permitindo inclusive a sua utilização em fenómenos de detecção concorrentes. O princípio de funcionamento consiste em determinar a variação da resistência eléctrica, logo que um determinado gás reage superficialmente com o material cerâmico. O principal objectivo do trabalho foi precisar de que forma a temperatura de sinterização influencia a estrutura porosa do óxido metálico SnO2 e por conseguinte a sua repercussão nos mecanismos superficiais de detecção de alguns tipos de gases redutores. Com esse intuito realizou-se inicialmente um estudo da variação da densidade e da porosidade em função da temperatura de sinterização (entre 600 e 1200 ºC). Observou-se de que forma os parâmetros de preparação influenciam os mecanismos de densificação, optando-se por uma sequência de preparação que apresentou reprodutibilidade em termos microestruturais. Utilizando o método de espectroscopia de impedância complexa, fez-se um estudo da condutividade em função da temperatura de sinterização das cerâmicas sólidas, tendo-se verificado evolução significativa em termos da variação do comportamento da resistência do grão e da fronteira de grão do cristal. Estudou-se a sensibilidade das cerâmicas relativamente a dois gases redutores, CO e CH4, em função da temperatura de sinterização. O cálculo das energias de activação para as reacções gasosas foi também utilizado para caracterizar a qualidade da resposta eléctrica dos materiais. De forma não exaustiva observou-se ainda a influência da geometria dos eléctrodos na condução eléctrica das amostras. Realizou-se ainda uma breve abordagem à problemática da selectividade aos gases, com consequente desenvolvimento de formas para substratos de matrizes de sensores.