Pontos quânticos de grafeno com aplicação em sensor fotossensível de peróxido de hidrogênio

Abstract

Os pontos quânticos são uma classe de nanomateriais que vem sendo cada vez mais investigada por conta de suas características, tais como apresentarem excelente fluorescência, estabilidade térmica e química. Os pontos quânticos orgânicos, como aqueles à base de grafeno são ainda mais interessantes, pois apresentam características únicas, entre elas síntese fácil e de baixo custo, baixa toxicidade, excelentes propriedades optoeletrônicas e, podem ainda ser modificados, funcionalizados ou combinados a outros materiais, tornando-os interessante para a área de sensores. Neste trabalho, sintetizou-se pelo método solvotermal, pontos quânticos de grafeno, através do controle da temperatura de síntese e da composição reacional durante a síntese. A formação de pontos quânticos de grafeno foi evidenciada através de imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. As propriedades ópticas foram caracterizadas por Espectroscopia de Fluorescência e UV-Vis. A característica estrutural e composicional dos pontos quânticos foi obtida por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios-X. Os materiais obtidos foram aplicados como sensor fotossensível seletivo de peróxido de hidrogênio, o qual apresentou-se com elevada sensibilidade (18,7 mol/L), sendo simples e com um custo rentável.

Quantum dots are a class of nanomaterials that have been increasingly investigated due to their characteristics, such as excellent fluorescence, thermal and chemical stability. Organic quantum dots, such as those based on graphene, are even more interesting, as they have unique characteristics, including easy and low-cost synthesis, low toxicity, excellent optoelectronic properties, and can also be modified, functionalized, or combined with other materials, making them interesting for the field of sensors. In this work, graphene quantum dots were synthesized by the solvothermal method, through the control of the synthesis temperature and the reaction composition during the synthesis. The formation of graphene quantum dots was evidenced through high-resolution transmission electron microscopy images. Optical properties were characterized by fluorescence and UV-Vis spectroscopies. The structural and compositional characteristics of the quantum dots were obtained by spectroscopy of photoelectrons excited by X-rays. The materials obtained were applied as a selective photosensitive hydrogen peroxide sensor, presenting a high sensitivity (1,87x103 % mol/L), being simple and cost-effective.