Preparação e caracterização de pontos de carbono a partir de diferentes métodos e precursores de baixa massa molar e suas aplicações como sensores para íons metálicos

• Autor(a) principal: Tarciane da Silva Pinto
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/55962
• topic: Pontos de carbono; Nanopartículas de carbono; Sensores fluorescentes; Fluorescência; Carbon dots; Carbon nanoparticles; Fluorescent sensors; Bottom-up; Fluorescence; Físico-química; Carbono; Nanopartículas; Íons metálicos; Detectores; Fluorescência; Carbonização; Fotoluminescência; Espectrometria de ultra violeta; Espectrofotometria; Microscopia eletrônica; Fourier, Espectroscopia de infravermelho por transformada de

Os pontos de carbono (PCs) são nanopartículas com diâmetro igual ou inferior a 10 nm que normalmente apresentam diferentes grupos oxigenados em sua superfície. Estes nanomateriais apresentam propriedades como boa solubilidade em água, possibilidade de funcionalização com diferentes compostos, resistência a fotodegradação, baixa toxicidade além de interessantes propriedades ópticas, como a fluorescência. Devido a sua propriedade fotoluminescente, os PCs têm se destacado cada vez mais como sensores para detecção de diversos analitos a partir do processo de extinção de fluorescência, chamado efeito quenching. Na primeira parte deste trabalho, doze amostras de PCs foram preparadas a partir de diferentes estratégias bottom-up: carbonização hidrotérmica em autoclave (AC), reação assistida por micro-ondas (MO) e aquecimento em refluxo (RF). Os resultados demonstraram que os nanomateriais obtidos por AC apresentaram um maior valor de rendimento quântico de fluorescência (RQ) quando comparados com as técnicas de MO e RF. As nanopartículas obtidas por AC apresentaram tamanhos médios entre de 1,2 e 2,2 nm, além de apresentaram emissões de fluorescência na região azul/verde do espectro. Em adição, os PCs preparados em autoclave foram estudados como sensores para detecção de íons metálicos, mostrando eficiência na detecção de íons Fe3+ com limite de detecção (LOD) = 0,89 µmol.L-1. Na segunda parte deste trabalho, vinte amostras de PCs foram preparadas utilizando-se diversas combinações de diferentes precursores de baixa massa molecular como fontes de carbono e nitrogênio. Dentre estas nanopartículas, seis obtiveram um valor de RQ superior a 15 %, sendo que as duas que apresentaram os maiores valores foram preparadas utilizando-se citrato de amônio como fonte precursora de nitrogênio. De modo geral, as curvas de fluorescência dos PCs apresentaram emissões na região azul/verde do espectro, exceto para a amostra preparada com ácido maleico e P-fenilenodiamina, que apresentou emissão na região amarela do espectro. Em adição, os PCs com valores iguais ou superiores a 5 % foram estudados como possíveis nanosensores fluorescentes, sendo que quatro amostras se mostraram sensíveis e seletivas à íons Fe3+, apresentando limites de detecção iguais a 0,44 µmol.L-1, 3,92 µmol.L-1, 0,55 µmol.L-1 e 0,58 µmol.L-1. Além disso, as nanopartículas utilizadas como sensores foram obtidas por meio de uma estratégia ambientalmente correta, e o método de fotoluminescência baseado em PCs é simples, tem um tempo de resposta curto e apresenta baixo custo.