Síntese e caracterização de nanocristais semicondutores de Bi2O3/Bi2S3 pelo método coloidal

Introdução

Nanocristais semicondutores coloidais são uma espécie de material nanocompósito sobre o qual existem relativamente poucos estudos sobre a influência do processo de preparação e as características da composição da matriz ou meio hospedeiro em que as nanopartículas semicondutoras são desenvolvidas, assim como da cinética de seu crescimento em diferentes meios. As aplicações em nanobiotecnologia é necessário que a distribuição de tamanhos das nanopartículas seja monodispersa e que sejam utilizados no processo solventes orgânicos apropriados. Neste projeto, propomos a investigação óptica e estrutural de nanocristais de Bi2O3/Bi2S3 pelo método coloidal.

Objetivo

Este projeto de pesquisa tem como objetivo geral a síntese, caracterização e estudo de nanocristais semicondutores dede Bi2O3/Bi2S3 pelo método coloidal e a investigação das propriedades ópticas.

Método

A síntese de nanopartículas de Bi2O3/Bi2S3 em solução coloidal foi realizada à temperatura ambiente misturando uma solução contendo acetato de bismuto (III) (1 M) a quantidade de 1-tioglicerol utilizada foi de 1, 2, 3 e 4 mmol, que foram dispersos em água ultrapura (20 mL) com pH ajustado para 11 pela adição de NaOH (0,1 M). A solução foi preparada em um balão de três bocas, sob atmosfera de argônio. A reação ocorre imediatamente, adotando a temperatura de síntese de 80oC, obtendo-se uma solução de coloração amarela. A formação da casca com o semicondutor Bi2S3 é monitorada pelo estabilizador 1-tioglicerol.

Resultados e discussão

Os espectros de espectroscopia UV-Vis e de fotoluminescência (PL) de amostras de Bi2O3 em função da concentração de 1-tioglicerol são apresentados na Figura 1. Observa-se um deslocamento para o vermelho nas bandas de absorção (e emissão) óptica, com posições em 2,52 eV (2,06 eV) para Bi2O3:1T, 2,38 eV (2,04 eV) para Bi2O3:2T, 2,32 eV (1,94 eV) para Bi2O3:3T e 2,17 eV (1,87 eV) para Bi2O3:4T. O recobrimento da superfície das nanopartículas de Bi2O3 com o estabilizante 1-tioglicerol permite a redução de defeitos superficiais. No espectro de emissão, as bandas observadas em torno de 650 nm para as amostras Bi2O3:1T e Bi2O3:2T, e em 820 nm para as amostras Bi2O3:3T e Bi2O3:4T, são atribuídas a defeitos superficiais decorrentes do recobrimento incompleto da superfície das nanopartículas . O deslocamento para o vermelho das bandas de absorção e emissão óptica com o aumento da concentração de 1-tioglicerol evidencia a formação de uma casca do semicondutor Bi2S3, que apresenta um band gap de 1,3 eV.

Conclusão

As propriedades ópticas analisadas por espectroscopia UV-Vis e fotoluminescência mostram o deslocamento para o vermelho das bandas de absorção e emissão ópticas com o aumento da concentração de 1-tioglicerol, fornecendo fortes indícios da formação de nanopartículas com estrutura núcleo-casca Bi2O3/Bi2S3.

Palavras-chave

• Nano partícula
• Bi2O3/Bi2S3
• coloides
• propriedades ópticas