Funcionalização da superfície de filmes de ZnO nanoestruturados com nanopartículas de Ag

Abstract

O presente trabalho descreve a síntese de filmes de óxido de zinco (ZnO) obtidos por deposição via banho químico e funcionalizados com nanopartículas de prata, obtidos através de redução fotoquímica. Os filmes de ZnO foram crescidos sobre substrato de cobre e a síntese do óxido foi realizada em meio aquoso. O processo funcionalização com nanopartículas de prata foi testado com diferentes tempos de imersão dos filmes de ZnO em uma solução com íons prata. Em um dos métodos os filmes ficaram em contato com a solução durante 1 min e logo após a remoção da solução eram irradiados com uma lâmpada germicida. No segundo método o tempo de contato do fio era menor (3 s) e o processo de imersão era repetido mais quatro vezes e posteriormente irradiado para induzir a reação de fotorredução. Os filmes foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e caracterizados por espectroscopia no UV-Visível (UV-Vis) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A formação dos filmes de ZnO foi observada em todas as amostras. Os resultados de UV-vis permitiram determinar o valor do band gap para todos os filmes e estão entre 3,09 e 3,14 ± 0,02 eV. A análise de XPS permitiu estudar a composição química da superfície dos filmes de ZnO assim como determinar o ambiente químico dos átomos de prata presentes na superfície dos filmes. A funcionalização da superfície dos filmes de ZnO com nanopartículas foi eficaz para os filmes que ficaram com maior tempo de contato com a solução de íons prata. Os filmes que tiveram menos tempo de contato com essa solução tiveram uma concentração de prata menor que 1% atômico.

The present work describes the synthesis of zinc oxide (ZnO) films obtained by chemical bath deposition and functionalized with silver nanoparticles, obtained through photochemical reduction. The ZnO films were grown on copper substrate and the oxide synthesis was carried out in an aqueous medium. The functionalization process with silver nanoparticles was tested for different immersion times of ZnO films in a solution with silver ions. In one of the methods, the films were left in contact with the solution for 1 min and, immediately after removing the solution, they were irradiated with a germicidal lamp. In the second method, the contact time was shorter (3s) and the immersion process was repeated four more times and subsequently irradiated to induce the photoreduction reaction. The films were analyzed by scanning electrons microscopy (SEM) and characterized by UV-Visible spectroscopy (UV-Vis) and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS). The formation of ZnO films was observed in all samples. The UV-Vis results allowed the determination of the band gap value for all the films and they are between 3.09 and 3.14 ± 0.02 eV. The XPS analysis allowed us to study the chemical composition of the surface of the ZnO films as well as to determine the chemical environment of the silver atoms present on the surface of the films. The surface functionalization of the ZnO films with nanoparticle was effective for the films that had a longer contact time with the silver ion solution. The films that had less contact time with this solution had a silver concentration lower than 1 atomic%.