Obtenção, caracterização e funcionalização de pontos de carbono a partir de diferentes precursores e suas aplicações como sensores

dc.creatorAlessandra Pires Passos Zattar
dc.date.accessioned2022-11-03T17:43:05Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:11:42Z
dc.date.available2022-11-03T17:43:05Z
dc.date.issued2022-01-21
dc.description.abstractCarbon 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/46874
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectFísico-química
dc.subjectCarbono
dc.subjectMateriais nanoestruturados
dc.subjectBiomassa
dc.subjectFluorescência
dc.subjectDetectores óticos
dc.subjectFotoluminescência
dc.subjectQuitosana
dc.subjectAmônia
dc.subjectCelulose
dc.subject.otherPontos de carbono
dc.subject.otherBiomassa
dc.subject.otherFluorescência
dc.subject.otherSensor luminescente
dc.subject.otherCarbon dots
dc.subject.otherBiomass
dc.subject.otherFluorescence
dc.subject.otherLuminescent sensor
dc.titleObtenção, caracterização e funcionalização de pontos de carbono a partir de diferentes precursores e suas aplicações como sensores
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Fabiano Vargas Pereira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8075726836651130
local.contributor.referee1Marco Antônio Schiavon
local.contributor.referee1Clascídia Aparecida Furtado
local.contributor.referee1Marcelo Machado Viana
local.contributor.referee1Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançado
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4881123130568211
local.description.resumoOs 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.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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