Estudo e análise da incorporação do Co à matriz de ZnO : engenharia de defeitos e cinética de crescimento de grãos.
dc.contributor.advisor | Carvalho, Hugo Bonette de | pt_BR |
dc.contributor.author | Silva, Rafael Tomaz da | |
dc.contributor.referee | Carvalho, Hugo Bonette de | pt_BR |
dc.contributor.referee | Mohallem, Nelcy Della Santina | pt_BR |
dc.contributor.referee | Giraldi, Tânia Regina | pt_BR |
dc.contributor.referee | Pires, Manoel José Mendes | pt_BR |
dc.contributor.referee | Peres, Marcelos Lima | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2022-08-04T20:18:04Z | |
dc.date.available | 2022-08-04T20:18:04Z | |
dc.date.issued | 2022 | pt_BR |
dc.description | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. | pt_BR |
dc.description.abstract | Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático da preparação de cerâmicas de ZnO:Co via rota padrão de sinterização em estado sólido a partir de diferentes precursores de Co (Co3O4, CoO e Co metálico) e em diferentes atmosferas (O2 e Ar). Ênfase particular foi dada à engenharia química de defeitos e à cinética de crescimento de grão durante o processo de sinterização. Cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria Funcional da Densidade foram empregados para determinar a energia de formação dos principais defeitos pontuais presentes nos sistemas ZnO e ZnO:Co. Com base nos resultados teóricos foi proposto um conjunto de reações químicas associadas à formação de defeitos pontuais e suas implicações físicas. Uma caracterização microestrutural detalhada foi realizada para determinar o grau de incorporação de Co na rede de ZnO. As amostras preparadas em atmosfera de Ar e com Co metálico apresentaram o maior limite de solubilidade do Co (menor energia de ativação de incorporação de Co aparente) devido à decomposição incongruente de ZnO. Os resultados evidenciam que a sinterização em O2 é eficaz em promover vacâncias de zinco na estrutura do ZnO, enquanto a sinterização em Ar promove defeitos intersticiais de zinco. Nossos estudos dão uma valiosa contribuição para o entendimento da preparação de cerâmicas de ZnO dopadas com Co e da cinética de crescimento de grãos na sinterização, visando melhorar o estado da arte no processamento do material em escala volumétrica e nanométrica. | pt_BR |
dc.description.abstracten | In this report, we present a systematic study on the preparation of Co:ZnO ceramics via standard solid-state route from different Co precursors (Co3O4, CoO, and metallic Co) and atmospheres (O2 and Ar). Particular emphasis was done on the defect chemistry engineering and on the sintering growth kinetics. First-principles calculations based on the density functional theory were employed to determine the energy formation of the main point defects in ZnO, and Co:ZnO systems. Based on the theoretical results a set of chemical reactions was proposed. A detailed microstructural characterization was performed in order to determine the degree of Co incorporation into the ZnO lattice. The samples prepared in Ar atmosphere and from metallic Co presents the highest Co solubility limit (lower apparent Co incorporation activation energy) due to the incongruent ZnO decomposition. The determination of the parameters of the sintering growth kinetics reveals that Co3O4 as the best sintering additive in order to achieve higher densities in both sintering atmospheres. The results give evidences that the sintering in O2 is effective in promoting zinc vacancies in the ZnO structure, while the sintering in Ar promotes zinc interstitial defects. Our findings give a valuable contribution to the understanding of the preparation of Co-doped ZnO ceramics and the sintering growth kinetics, which would allow to improve the state of the art on the processing of the material at both bulk and nanometric scales. | pt_BR |
dc.identifier.citation | SILVA, Rafael Tomaz da. Estudo e análise da incorporação do Co à matriz de ZnO: engenharia de defeitos e cinética de crescimento de grãos. 2022. 169 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/15083 | |
dc.language.iso | pt_BR | pt_BR |
dc.rights | aberto | pt_BR |
dc.rights.license | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 18/05/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação. | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ | * |
dc.subject | Engenharia de materiais - óxido de zinco | pt_BR |
dc.subject | Engenharia química - engenharia de defeitos | pt_BR |
dc.subject | Cinética química - crescimento de grãos | pt_BR |
dc.title | Estudo e análise da incorporação do Co à matriz de ZnO : engenharia de defeitos e cinética de crescimento de grãos. | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
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