Corpo Discente - Egressos
Marcelo Ramon da Silva Nunes
| Título | PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE PONTOS QUÂNTICOS DE GRAFENO A PARTIR DA CELULOSE E NANOCRISTAIS DE CELULOSE DE BAMBU (Guadua weberbaueri Pilger) | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 31/05/2023 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(4.52MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Polpa Celulósica de Bambu; Nanocristais de Celulose; Reação Hidrotermal; Fluorescência; Pontos Quânticos de Carbono. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | Os nanomateriais são especialmente interessantes devido às suas propriedades físicas, químicas e eletrônicas, ajustáveis. Os pontos quânticos de grafeno ou carbono, por exemplo, são nanoestruturas de carbono com diâmetro esférico abaixo de 10 nm com propriedades físicoquímicas e estruturais ideais para aplicação em tecnologia de biosondas para detecção de células tumorais. Essas nanopartículas detêm excelente fluorescência, síntese relativamente simples, baixa toxicidade, boa biocompatibilidade e baixo custo em comparação com as nanopartículas inorgânicas fluorescentes. Desse modo, este trabalho objetivou preparar e caracterizar pontos quânticos de grafeno a partir de um abundante recurso amazônico: o bambu da espécie Guadua weberbaueri Pilger . Para tanto, foi selecionada a rota sintética hidrotermal a partir de um reator autoclavado e dos solventes água e dimetilformamida, nos intervalos de tempo de 4 h, 6 h e 8 h. Os materiais precursores e os nanomateriais foram submetidos a caracterizações, tais como: microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raio X, técnica de espalhamento de luz dinâmica, espectroscopia na região do infravermelho, potencial zeta size, espectrofotometria de fluorescência e espectroscopia UV-Vis. De modo geral, foram obtidos pontos quânticos de grafeno com diâmetro médio em torno de 5 nm. Tanto as amostras preparadas com dimetilformamida quanto com água, o rendimento quântico foi proporcional ao tempo de reação, porém, sem diferença significativa entre 6 h e 8 h. O rendimento quântico para amostras preparadas com dimetilformamida foi de 0,71%, 1,1% e 1,2% nos tempos de reação de 4 h, 6 h e 8 h, respectivamente. Em contrapartida, as amostras preparadas com água apresentaram rendimento de 0,69%, 1,2% e 1,3% nos tempos de reação de 4 h, 6 h e 8 h, respectivamente. Todas as amostras emitiram luz na região do espectro de cores que abrange todos os tons de azul até o esverdeado (411 nm a 538 nm). Entretanto, o maior rendimento quântico se deu quando o nanomaterial foi excitado com comprimento de onda de 320 nm, emitindo luz entre 418 nm e 439 nm. De modo geral, todas as amostras tiveram rendimento quântico semelhantes que variaram de 0,69% a 1,3%. Em suma, foi possível obter pontos quânticos de carbono, com rendimento quântico de até 1,3%, a partir de bambu com DMF ou água que fluoresceram entre 411 nm e 538 nm quando excitados com energia de 320 nm. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Nanomaterials are especially interesting due to their tunable physical, chemical and electronic properties. Graphene or carbon quantum dots, for example, are carbon nanostructures with a spherical diameter below 10 nm with physical-chemical and structural properties ideal for application in bioprobe technology for detecting tumor cells. These nanoparticles have excellent fluorescence, relatively simple synthesis, low toxicity, good biocompatibility and low cost compared to fluorescent inorganic nanoparticles. Thus, this work aimed to prepare and characterize graphene quantum dots from an abundant Amazonian resource: the bamboo of the Guadua weberbaueri Pilger species. For that, the hydrothermal synthetic route was selected from an autoclaved reactor and the solvents water and dimethylformamide, in the time intervals of 4 h, 6 h and 8 h. Precursor materials and nanomaterials were subjected to characterizations, such as: scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, dynamic light scattering technique, infrared spectroscopy, zeta size potential, fluorescence spectrophotometry and UV-Vis spectroscopy. In general, graphene quantum dots with an average diameter of around 5 nm were obtained. Both the samples prepared with dimethylformamide and with water, the quantum yield was proportional to the reaction time, however, with no significant difference between 6 h and 8 h. The quantum yield for samples prepared with dimethylformamide was 0.71%, 1.1% and 1.2% in reaction times of 4 h, 6 h and 8 h, respectively. On the other hand, the samples prepared with water showed a yield of 0.69%, 1.2% and 1.3% in the reaction times of 4 h, 6 h and 8 h, respectively. All samples emitted light in the region of the color spectrum covering all shades from blue to greenish (411 nm to 538 nm). However, the highest quantum yield occurred when the nanomaterial was excited with a wavelength of 320 nm, emitting light between 418 nm and 439 nm. In general, all samples had similar quantum yields ranging from 0.69% to 1.3%. In short, it was possible to obtain carbon quantum dots, with a quantum yield of up to 1.3%, from bamboo with DMF or water that fluoresced between 411 nm and 538 nm when excited with energy of 320 nm. | ||||||||||||||||||||||||
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