Síntese de Óxido de Zinco Co-dopado

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Óxido de zinco co-dopado com enxofre e com íons alcalinos terrosos obtidos a partir de 
precursores single-source 
André L.B. Brunozi (IC)*, Italo O. Mazali (PQ), Fernando A. Sigoli (PQ) 
Laboratório de Materiais Funcionais – Instituto de Química – Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP 
Campinas, São Paulo, Brasil, C.P 6154, CEP 13083-970 
*andre.brunozi@gmail.com 
Introdução 
Conclusão 
Procedimento Experimental 
Resultados e Discussão 
Referências 
1 Pearton, S.J.; Norton, D.P.;IP, K.;Heo,Y.W.; Steiner,T. Recent progress in processing and properties 
of ZnO. Progress in Materials Science, v. 50, n.3,p.293-340, mar.2005. 
Agradecimentos 
Caracterização 
•Análise Termogravimétrica 
(TA SDT Q600) 
 
• Difração de raios X 
(Shimatzu XRD-700) 
 
•Espectroscopia de infravermelho 
(FTIR Bomen FTLA 2000) 
 
•Microscopia Eletrônica de Varredura 
(FE-SEM) 
Na(Et2dtc) (aq) + Zn(Ac)2 (aq) 
Filtração à 
vácuo 
Secagem Dessacador 
(6h) 
Zn(Et2dtc)2 
Decomposição 
(325°C, N2, 3h) 
ZnS 
(hexagonal) 
A partir do controle de tamanho e forma das 
partículas pode-se obter compostos com 
propriedades químicas e eletrônicas 
diferenciadas. Neste contexto, o óxido de 
zinco, um semicondutor intrínseco, voltou a 
ser o foco de diversas pesquisas, visto que 
pode ser obtido como nanopartículas com 
potencial aplicação em campos de óptica não 
linear, luminescência, eletrônica, catálise, 
energia solar, dentre outros. O óxido de zinco 
é não estequiométrico, fato que leva a 
presença de níveis energéticos 
intermediários, situados na banda proibida, 
que facilitam as transições eletrônicas, 
reforçando a hipótese de que a luminescência 
do oxido de zinco, seja decorrente do excesso 
de zinco intersticial, ou vacâncias de 
oxigênio.1 Dentre os métodos de preparação 
de semicondutores, destaca-se uma rota 
sintética para materiais nanoestruturados 
denominada método do precursor de fonte-
única (single-source precursor – SSP ). Estes 
precursores recebem este nome pois 
apresentam elementos metálicos e não-
metálicos na mesma molécula, e a partir 
desta se obtém o semicondutor binário de 
interesse. 
Precursores – bis(dietilditilcarbamato) de Zinco(II)/Cálcio 
Análise Termogravimétrica (TG) 
Figura 1: Análise termogravimétrica da amostra de 
bis(dietilditiocarbamato) de Zinco(II). 
Espectroscopia de Infravermelho (IV) 
Figura 3: Espectro vibracional na região do IV da 
amostra de bis(dietilditiocarbamato) de zinco(II). 
Figura 4: Espectro vibracional na região do IV da amostra de 
bis(dietilditiocarbamato) de cálcio(II). 
Difratometria de Raios X (DRX) 
Figura 5: Difratogramas de raios X da amostra de bis(dietilditiocarbamato) de zinco(II). 
20 40
Amostra
Zn(S
2
CNEt
2
)
2
 - JCPDS 23-1973
 
 
In
te
n
s
id
a
d
e
 /
 u
.a
.
2 / graus
Figura 2: Análise termogravimétrica da amostra de 
bis(dietilditiocarbamato) de Cálcio(II). 
0 200 400 600 800 1000
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800 1000
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
322°C
177°C
Endo
d
m
/d
t 
(u
.a
.)
M
a
s
s
a
 /
 %
Temperatura / °C 
 
 
0 200 400 600 800 1000
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
754°C
244°C
 
 
 
Temperatura / °C
d
m
/d
t 
(u
.a
.)
50
60
70
80
90
100
 
Endo
 
M
a
s
s
a
 /
 %
Sulfeto de Zinco (ZnS) 
Figura 8: : Difratogramas de raios X das amostras de sulfeto de 
zinco dopadas com 1 mol%, 3 mol%,5% e 10 mol % de íons cálcio. 
Análise Termogravimétrica (TG) 
Difratometria de Raios X (DRX) 
Microscopia Eletrônica de Varredura (FE-SEM) 
Estrutura 
Hexagonal 
21 22 23 24 25
 
In
te
n
s
id
a
d
e
 /
 u
.a
.
2  / graus
 
 
 ZnS
 ZnS:Ca 1%
 ZnS:Ca 5%
 ZnS:Ca 10%
(a) (b) (c) 
Figura 6: Análises termogravimétricas das amostras de sulfeto de zinco puro (a), e dopado com Ca2+ , 1 mol% (b) e 5 mol% (c) 
Figura 7: Difratogramas de raios X da amostra de sulfeto de zinco e 
de seu respectivo padrão (JCPDS: 36-1450) 
0 200 400 600 800 1000
70
75
80
85
90
95
100
M
a
s
s
a
 /
 %
Temperatura / °C
 
 
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
661°C
d
m
/d
t 
(
V
)
0 200 400 600 800 1000
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
102
 
M
a
s
s
a
 /
 %
Temperatura / °C
 
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
709°C
d
m
/d
t 
(
V
)
 
 
0 200 400 600 800 1000
84
86
88
90
92
94
96
98
100
 
 
M
a
s
s
a
 /
 %
Temperatura / °C
0
20
40
60
80715°C
 
d
m
/d
t 
(
V
)
Zn(Et2dtc)2 
+ 
(1mol%,5mol% e 10mol%) 
Ca(Et2dtc)2 em CH2Cl2 
Agitação até 
evaporação do 
solvente 
Zn1-x(Et2dtc)2:Cax 
Decomposição 
(800°C, N2, 30min) 
Zn1-xS:Cax 
A síntese do precursor de zinco – Zn(Et2dtc)2 é de fácil separação e bom rendimento, enquanto a 
síntese do precursor de cálcio é lenta, com rendimento abaixo do esperado. Foi possível através 
do tratamento térmico do precursor de zinco sob atmosfera inerte a obtenção de sulfeto de zinco 
hexagonal (wurtzita), fato interessante já que a estrutura cúbica (esfarelita) é a mais estável para 
o ZnS à esta temperatura. Para obtenção do sulfeto de zinco dopado tendo íons cálcio como 
dopante, não se pôde concluir se os íons cálcio estão na rede cristalina do sulfeto de zinco. Porém 
se observa deslocamento dos picos no difratograma de raios X, e na curva de análise 
termogravimétrica, observa-se também que as temperaturas de decomposição variam 
consideravelmente. 
 
Figura 9: Micrografias da amostra de sulfeto de zinco não dopado.