Resumo: Neste trabalho foram sintetizados óxido de zinco, óxido de cobalto, bem como óxidos de zinco/cobalto em diversas proporções dos metais, a partir de um método sol-gel modificado, com o objetivo de estudar as mudanças na morfologia, estrutura e propriedades desses materiais. As amostras foram analisadas por FTIR, DRX, MET e espectroscopia de absorção fotoacústica na região do UV-Vis. O tamanho médio dos cristalitos obtidos foi de aproximadamente 25-34 nm estimado por Scherrer, não apresentando variação significativa com mudanças na composição de zinco/cobalto nas amostras contendo até 20 mol% de cobalto. Os espectros de FTIR e os difratogramas de raios-X permitiram detectar alterações estruturais que ocorrem nas amostras em função da adição de diferentes teores de cobalto no óxido de zinco. Foi possível observar que o método permitiu a dopagem da estrutura wurtzita de ZnO com íons cobalto em até, aproximadamente, 30 mol% de cobalto. Os espectros de absorção fotoacústica na região do UV-Vis permitiram calcular as energias de banda "gap" das amostras. Os resultados mostraram uma diminuição nas energias de banda "gap" desde 2,99 eV (ZnO) para 1,68 eV (amostra contendo 30 mol% de cobalto). Este fato foi atribuído às imperfeições e defeitos causados pela adição de átomos dopantes, comprovados por espectroscopia de espalhamento Raman.
Abstract: In this work, zinc oxide, cobalt oxide and zinc/cobalt oxides were synthesized by a modified sol-gel method, in order to study the morphology, structure and other properties of these materials. The samples were analyzed by FTIR, XRD, TEM, Raman scattering spectroscopy and UV-vis photoacoustic spectroscopy. The mean crystallite size was 25-34 nm, estimated by the Scherrer's equation. The FTIR spectra and XRD patterns allowed to detect structural changes occurring in the samples due to the addition of different amounts of cobalt in zinc oxide. It was observed that the method allowed the doping of ZnO wurtzite structure with until approximately 30 mol% of cobalt. The UV-Vis photoacoustic spectra showed a decrease in the band gap energy from 2.99 eV (ZnO) to 1.68 eV (sample containing 30 mol% cobalt). It was attributed to imperfections and defects caused by the addition of dopant atoms, as evidenced by Raman scattering spectroscopy. |
