Aplicação da técnica de fiação por sopro de solução e a síntese de nanofios de CuO pela rota dos acetatos

Abstract

A classe de materiais constituída pelos óxidos nanoestruturados têm ganhado visibilidade pelo fato de terem grande importância na fabricação de novos materiais funcionais e inteligentes. Dentre os diversos óxidos, o óxido de cobre II (CuO) se destaca devido às suas excelentes características, tal como possuir um alto valor de condutividade térmica e capacidade de absorver radiações solares, além de ser um semicondutor do tipo p e servir de base para diversos tipos de supercondutores de alta temperatura. Neste trabalho é apresentado um novo método para a obtenção de nanofibras de CuO através da metodologia “one-pot” conciliada à técnica de Solution Blow Spinning (SBS). Essa recente técnica tem ganhado destaque por se apresentar de fácil manejo, versátil e de baixo custo. Primeiramente, nanofibras de CuO foram obtidas pelo método proposto após o tratamento térmico a 500 e 600 ºC. As amostras foram, então, caracterizadas pelas técnicas de MEV, DRX e TG/DTG, sendo possível a confirmação da fase cristalina de CuO. Embasado nessas análises para o restante dos estudos foram escolhidas as amostras tratadas a de 600ºC. Um estudo sobre a solução precursora foi feito, fazendo a variação da razão Ac:PVP (acetato:PVP), onde foi verificado o aumento da viscosidade ao aumentar essa razão. As soluções precursoras foram analisadas por FTIR, onde foi possível verificar a formação do complexo Cu/PVP, um intermediário para a obtenção do CuO cerâmico. As mantas obtidas por este estudo foram estudadas por MEV para verificar a formação da morfologia da fibra e para obter a distribuição de diâmetros das mesmas. Foi constatado que, ao aumentar a razão Ac:PVP, o diâmetro médio das fibras também aumentou.

The class of materials constituted by nanostructured oxides has gained visibility due to their great importance in the production of new functional and smart materials. Among the variety of oxide materials, the copper oxide II (CuO) pays attention due to its excellent characteristics, such as presenting high thermal conductivity and the capacity to absorb solar radiation. In addition, CuO is a ptype semiconductor, and also it is the base for several types of high temperature superconductors. In this work, a new method for obtaining CuO nanofibers was applied following the one-pot methodology allied with the Solution Blow Spinning technique (SBS). This recent technique has gained attention for being easy to handle, versatile and of low cost. First, CuO nanofibers were obtained by the proposed method after heat treatments at 500 and 600 °C. Those samples were characterized by SEM, DRX and TG/DTG techniques. It was possible to confirm the CuO crystalline phase, and then, the sample treated at 600 °C was chosen to complete the proposed studies. It was also carried out a study focusing on the precursor solution, where the mass rate Ac:PVP (acetate:PVP) was changed. As a consequence of to that increasing of ratio, it was verified that the viscosity also increases. The precursor solutions were analyzed by FTIR, and the formation of the Cu/PVP complex was verified, which is a intermediate step to obtain the CuO ceramic. Thus, the samples were analyzed by SEM to verify the fibers morphology and to obtain the diameter distribution. It was found that, by increasing the mass ration Ac:PVP, the average diameter of the fibers is also increased.