Obtenção, caracterização e funcionalização de pontos de carbono a partir de diferentes precursores e suas aplicações como sensores
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/46874 |
Resumo: | Os pontos de carbono (PCs) representam uma classe relativamente nova de nanomateriais de carbono e têm atraído grande interesse devido a propriedades, como alta solubilidade em água, possibilidade de funcionalização, resistência à fotodegradação, baixa toxicidade e excelentes propriedades ópticas com uma fluorescência relativamente alta. As propriedades dos PCs possibilitam sua aplicação em diversas áreas que vão desde a fotocatálise e optoeletrônica, até a bioimagem, além de atuar como sensores para diferentes substâncias, devido à sensibilidade da fotoluminescência na presença de determinados analitos. Neste trabalho, os PCs foram preparados por duas rotas, desidratação ácida e carbonização hidrotérmica, utilizando quitosana e celulose como precursores. A carbonização hidrotérmica mostrou-se uma rota mais adequada para a obtenção de maiores valores de rendimento quântico (RQ). Além disso, a funcionalização dos pontos de carbono foi realizada utilizando amônia, ácido bórico e PEG1500N. Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas de caracterização para investigar as propriedades ópticas e morfológicas dos PCs. A amostra de PC obtida da celulose quando modificada com amônia apresentou aumento no valor RQ de aproximadamente 1,0% (amostra PCCEL) para 6,1% (PCCEL-N). Além disso, a modificação química com o reagente PEG1500N aumentou significativamente o RQ da amostra PCCEL para 5,5%. Com a amostra PC obtida da quitosana, um valor RQ de 9,3% foi obtido para a amostra não modificada enquanto 15,3% de RQ foi obtido após uma modificação simples com amônia. Os PCs que apresentaram maiores valores de RQ foram estudados como sensores para uma série de íons metálicos. Ambos os PCs obtidos da quitosana e da celulose apresentaram seletividade para o íon Fe3+ e as amostras PCCEL-N e PCCEL-PEGN apresentaram os menores limites de detecção, 0,22 e 0,13μM, respectivamente. |
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Fabiano Vargas Pereirahttp://lattes.cnpq.br/8075726836651130Marco Antônio SchiavonClascídia Aparecida FurtadoMarcelo Machado VianaLuiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançadohttp://lattes.cnpq.br/4881123130568211Alessandra Pires Passos Zattar2022-11-03T17:43:05Z2022-11-03T17:43:05Z2022-01-21http://hdl.handle.net/1843/46874Os pontos de carbono (PCs) representam uma classe relativamente nova de nanomateriais de carbono e têm atraído grande interesse devido a propriedades, como alta solubilidade em água, possibilidade de funcionalização, resistência à fotodegradação, baixa toxicidade e excelentes propriedades ópticas com uma fluorescência relativamente alta. As propriedades dos PCs possibilitam sua aplicação em diversas áreas que vão desde a fotocatálise e optoeletrônica, até a bioimagem, além de atuar como sensores para diferentes substâncias, devido à sensibilidade da fotoluminescência na presença de determinados analitos. Neste trabalho, os PCs foram preparados por duas rotas, desidratação ácida e carbonização hidrotérmica, utilizando quitosana e celulose como precursores. A carbonização hidrotérmica mostrou-se uma rota mais adequada para a obtenção de maiores valores de rendimento quântico (RQ). Além disso, a funcionalização dos pontos de carbono foi realizada utilizando amônia, ácido bórico e PEG1500N. Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas de caracterização para investigar as propriedades ópticas e morfológicas dos PCs. A amostra de PC obtida da celulose quando modificada com amônia apresentou aumento no valor RQ de aproximadamente 1,0% (amostra PCCEL) para 6,1% (PCCEL-N). Além disso, a modificação química com o reagente PEG1500N aumentou significativamente o RQ da amostra PCCEL para 5,5%. Com a amostra PC obtida da quitosana, um valor RQ de 9,3% foi obtido para a amostra não modificada enquanto 15,3% de RQ foi obtido após uma modificação simples com amônia. Os PCs que apresentaram maiores valores de RQ foram estudados como sensores para uma série de íons metálicos. Ambos os PCs obtidos da quitosana e da celulose apresentaram seletividade para o íon Fe3+ e as amostras PCCEL-N e PCCEL-PEGN apresentaram os menores limites de detecção, 0,22 e 0,13μM, respectivamente.Carbon dots (PCs) represent a relatively new class of carbon nanomaterials and have attracted great interest due to their interesting properties such as high water solubility, possibility of functionalization, resistance to photodegradation, low toxicity, and excellent optical properties with a relatively high fluorescence. The PCs properties enable their applications in several areas ranging from photocatalysis and optoelectronics, to bioimaging, in addition to acting as sensors for different substances, due to the sensitivity of photoluminescence in the presence of certain analytes. In this work, PCs were prepared by two routes, acid dehydration and hydrothermal carbonization, using chitosan and cellulose as precursors. Hydrothermal carbonization proved to be a more suitable route to obtain higher quantum yield (QY) values. In addition, the functionalization of the carbon dots was performed using ammonia, boric acid and PEG1500N. The materials were characterized by different characterization techniques to investigate the optical and morphological properties of the PCs. The PC sample obtained from cellulose when modified with ammonia, showed an increase in the QY value from ~1.0% (PCCEL sample) to 6.1% (PCCEL-N). Also, the chemical modification with the PEG1500N reagent significantly increased the QY of the PCCEL sample to 5.5%. With the PC sample obtained from chitosan, a QY value of 9.3% was obtained for the unmodified sample whereas 15.3% of QY was obtained after a simple modification with ammonia. The PCs which presented higher QY values were studied as sensors for a series of metallic ions. Both PCs obtained from chitosan and from cellulose showed selectivity for the Fe3+ ion and the samples PCCEL-N and PCCEL-PEGN presented the lowest detection limits, 0.22 and 0.13μM, respectively.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFMGBrasilICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICAFísico-químicaCarbonoMateriais nanoestruturadosBiomassaFluorescênciaDetectores óticosFotoluminescênciaQuitosanaAmôniaCelulosePontos de carbonoBiomassaFluorescênciaSensor luminescenteCarbon dotsBiomassFluorescenceLuminescent sensorObtenção, caracterização e funcionalização de pontos de carbono a partir de diferentes precursores e suas aplicações como sensoresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTese_Alessandra-Zattar-ADEQUADA-PDF-A.pdfTese_Alessandra-Zattar-ADEQUADA-PDF-A.pdfapplication/pdf3651907https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/46874/3/Tese_Alessandra-Zattar-ADEQUADA-PDF-A.pdfd3dc56929ae615cf907cc44175f99ad1MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/46874/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD541843/468742022-11-03 14:43:05.832oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2022-11-03T17:43:05Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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