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Tipo do documento: Dissertação
Título: Otimização do processo de preparação e caracterização de cerâmicas do sistema Cu2O e Cu2O:Co3O4
Autor: PIMENTA, Vinicius Justino 
Primeiro orientador: CARVALHO, Hugo Bonette de
Primeiro membro da banca: MESQUITA, Alexandre
Segundo membro da banca: GODOY, Marcio Peron Franco de
Resumo: Nesta dissertação de mestrado apresentamos os estudos relacionados a preparação e caracterização química e estrutural das amostras do sistema Cu2O e Cu2O:Co3O4, considerando-se a potencial dopagem do Cu2O com Co na estequiometria de (Cu1-xCox)2O, nas concentrações nominais de xN = 0,00; 0,01; 0,03; 0,05 e 0,07. O preparo das amostras se deu por meio da sinterização convencional, reação em estado sólido para a amostra Cu2O e sinterização em fase líquida para as amostras Cu2O:Co3O4. A caracterização química foi realizada por meio da microscopia eletrônica de varredura e medidas de espectroscopia de raios X por dispersão de energia, as análises estruturais foram realizadas por meio das técnicas de difração de raios X e refinamento Rietveld, espectroscopia de espalhamento Raman e fotoluminescência. Determinamos os parâmetros de sinterização das amostras na condição de obtermos fase única de Cu2O. Verificamos que Co3O4 funciona como ótimo aditivo conferindo à sinterização a condição de sinterização em fase líquida. A sinterização em fase líquida leva a um aumento da densidade volumétrica de massa das amostras com a eliminação de poros e aumento do tamanho mediano de grãos. Observamos que de forma não usual após o resfriamento a fase líquida rica em Co apresenta características vítreas mesmo nos bolsões entre os grãos de Cu2O. Resultados de fotoluminescência nos permitiram concluir que não houve incorporação do Co à matriz do Cu2O e que a densidade de defeitos pontuais do tipo vacâncias aumenta consideravelmente com a sinterização em fase líquida. O aumento da densidade volumétrica de massa, do tamanho mediano de grão e o aumento da densidade de defeitos pontuais com a sinterização em fase líquida nos permitem inferir um aumento da mobilidade e da densidade de portadores de carga, otimizando assim as propriedades de transporte elétrico do Cu2O e potencialmente aumentando
Abstract: In this master's thesis, we present the studies related to the preparation and chemical and structural characterization of samples of the Cu2O and Cu2O:Co3O4 system, considering the potential doping of Cu2O with Co in the stoichiometry of (Cu1-xCox)2O, at the nominal concentrations of xN = 0.00; 0.01; 0.03; 0.05 and 0.07. Sample preparation was performed via conventional solid-state sintering for the Cu2O sample, and liquid phase sintering for the Cu2O:Co3O4 samples. The chemical characterization was carried out by scanning electron microscopy and measurements of energy dispersion X-ray spectroscopy, the structural analyses were performed using of X-ray diffraction and Rietveld refinement techniques, Raman scattering spectroscopy, and photoluminescence. We determined the sintering parameters leading to Cu2O single-phase samples. We verified that Co3O4 works as an additive that turns the sintering into the condition of liquid-phase sintering. The liquid-phase sintering leads to an increase of the volumetric mass density of the samples due to the elimination of the pores and the increase of the median grain diameter. We observed that unusually after cooling the Co-rich liquid-phase remains not crystalline, with a glassy structure even in the filled pores between the Cu2O grains. The photoluminescence results lead us to conclude that the Co was not incorporated into the Cu2O matrix, and that the liquid-phase sintering process leads to the formation of a higher density of structural vacancy defects. The increase of the volumetric mass density, of the median grain diameter, and the density of the point defects under the liquid-phase sintering allow us to infer a increase of the carrier mobility and density, optimizing the electrical transport properties of the Cu2O, potentially increasing the energetic conversion efficiency of photovoltaic cells based on this material.
Palavras-chave: Óxidos metálicos
Multifuncionalidade
Sinterização em fase liquida
Propriedades estruturais
Área(s) do CNPq: FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Citação: PIMENTA, Vinicius Justino. Otimização do processo de preparação e caracterização de cerâmicas do sistema Cu2O e Cu2O:Co3O4. 2021. 72 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas/MG, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1916
Data de defesa: 25-Out-2021
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