Manipulação do diâmetro médio de nanofios de CEO2 fabricados por electrospinning

Abstract

Resumo: Nesta pesquisa, nanofibras de polímero de acetato de cério são fabricadas por deposição de electrospinning sobre um alvo metálico. As nanofibras foram transformadas em nanofios CeO2 por tratamento térmico. Diferentes temperaturas de tratamento térmico (de 350 °C a 950 °C) foram usadas para garantir a total conversão do precursor em CeO2. Diferentes proporções de massa de acetato de cério foram utilizadas, a fim de controlar o diâmetro do nanofio. Resultado da espectroscopia Raman e da Difração de Raios-x demonstraram a conversão completa das nanofibras depositadas em dióxido de cério para todas as proporções de massa. Resultados da Microscopia Eletrônica de Varredura revelam que os nanofios são independentes, mecanicamente estáveis, com diâmetros variando progressivamente de (200 ± 10) nm a (81 ± 5) nm para concentrações de acetato de cério de 3%, 5%, 10% e 15%. Resultado da Microscopia Eletrônica de Transmissão mostra que a morfologia dos nanofios é policristalina e seus tamanhos são compatíveis com os resultados obtidos do refinamento Rietveld dos dados de difração de raiox. Foi demonstrado que o principal parâmetro de controle para este método de fabricação é a diminuição da concentração do precursor acetato de cério (AC). E com os resultados da fotoluminescência dos nanofios, demonstrou-se que existe a influência da diminuição do diâmetro dos fios sobre as propriedades ópticas do CeO2 nanoestruturadas.

Abstract: In this research, cerium acetate polymer nanofibers are manufactured by electrospinning deposition on a metallic target. The nanofibers were transformed into CeO2 nanowires by thermal treatment. Different heat treatment temperatures (from 350 °C to 950 °C) were used to ensure complete conversion of the precursor into CeO2. Different mass proportions of cerium acetate were used in order to control the diameter of the nanowire. Results of Raman spectroscopy and X-ray diffraction demonstrated the complete conversion of the nanofibers deposited in cerium dioxide for all mass proportions. Scanning Electron Microscopy results reveal that the nanowires are independent, mechanically stable, with diameters progressively varying from (200 ± 10) nm to (81 ± 5) nm for cerium acetate concentrations of 3% , 5%, 10% and 15%. Transmission Electron Microscopy results show that the morphology of the nanowires is polycrystalline and their sizes are compatible with the results obtained from Rietveld refinement of x-ray diffraction data. It was demonstrated that the main control parameter for this manufacturing method is the decrease in precursor concentration (AC). And with the results of the photoluminescence of the nanowires, it was demonstrated that there is an influence of the reduction in the diameter of the wires on the optical properties of the nanostructured CeO2.