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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13384
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Sínteses e caracterização de carbon dots para atuarem como conversor de luz em diodos emissores de luz |
Autor(es): | Calado, Orlando Lucas de Lima |
Primeiro Orientador: | Barbosa, Cintya D’ Angeles do Espirito Santos |
metadata.dc.contributor.referee1: | Adrian, Aracelis Jose Pamphile |
metadata.dc.contributor.referee2: | Silva, Fausthon Fred da |
Resumo: | Os diodos emissores de luz (LEDs) revolucionaram a iluminação moderna devido à sua alta eficiência luminosa e ao menor impacto ambiental. No entanto, os LEDs tradicionais dependem de íons de terras raras, que têm alto custo e recursos não renováveis. Nos últimos anos, os Carbon Dots (CDs) têm se destacado como novos materiais luminescentes para tornar os LEDs livres de terras raras, em virtude das suas propriedades, como excelente fotoestabilidade, síntese simples e de baixo custo, biocompatibilidade, baixa toxicidade, além de alta eficiência quântica e amplo espectro de absorção, excitação e emissão. Neste trabalho, os CDs foram sintetizados a partir do corante vermelho neutro com ácido cítrico (Nr-CDs) a fim de gerar um filme fluorescente e aplicá-lo como conversor de luz em LEDs. Nesse sentido, os Nr-CDs foram incorporados ao polímero PVA (Álcool polivinílico) para obter o filme fluorescente (Nr-CDs-F). A Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM) indicou que os NrCDs possui estrutura grafítica bem definida e uma distribuição de tamanho média de 3,74 ± 0,63 nm. Além disso, a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) indicou que os Nr-CDs apresenta grupos oxigenados (C=O, C-O) e nitrogenados (N-H, C-N) em sua superfície. A espectroscopia no ultravioleta visível (UV-VIS) apresentou bandas de absorção relacionadas as transições π - π* e n - π*, características da estrutura grafítica e dos grupos funcionais na superfície dos Nr-CDs, respectivamente. Devido a esses diferentes grupos, os Nr-CDs exibiu um comportamento de emissão dupla centrados em 450 nm (dependente da excitação) e 600 nm (independente da excitação). Assim, ao variar o λExc, os Nr-CDs exibiu diferentes emissões próximas às coordenadas de cores CIE (x,y) de luz branca pura (0,33, 0,33). O filme contendo a nanopartícula (Nr-CDs-F) manteve as propriedades ópticas dos Nr-CDs aquoso, apresentando coordenadas de cores CIE em diferentes emissões de Luz Branca (Frio, quente e neutro). Ademias, o Nr-CDs-F apresentou ótimos índices de reprodução cromática (CRI) de 80 a 84 e, quando aplicado como conversor de luz no LED UV (λexc= 200 nm, 50 cd.m-2 ) comercial., ampliou a sua eficiência em cerca de 2 vezes (109 cd.m-2 ). Também, foram obtidas diferentes coordenadas de cores (CIE) alterando a corrente (3,5 a 7,5 eV) do LED. Por fim, os resultados obtidos indicam que o Nr-CDs-F produzido pela modulação da fluorescência dos CDs foi eficiente para conversão de luz e aumento da eficiência do LED comercial. |
Abstract: | Light-emitting diodes (LEDs) have revolutionized modern lighting due to their high luminous efficiency and lower environmental impact. However, traditional LEDs rely on rare earth ions, which are costly and non-renewable resources. In recent years, Carbon Dots (CDs) have emerged as new luminescent materials to make LEDs free from rare earth elements, thanks to their properties such as excellent photo-stability, simple and cost-effective synthesis, biocompatibility, low toxicity, as well as high quantum efficiency and broad absorption, excitation, and emission spectra. In this study, CDs were synthesized from Neutral Red dye with citric acid (Nr-CDs) to generate a fluorescent film and apply it as a light converter in LEDs. The Nr-CDs were incorporated into the PVA (Polyvinyl Alcohol) polymer to obtain the fluorescent film (Nr-CDs-F). High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) indicated that Nr-CDs have a well-defined graphitic structure and an average size distribution of 3.74 ± 0.63 nm. Furthermore, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) revealed the presence of oxygenated (C=O, C-O) and nitrogenated (N-H, C-N) groups on the surface of Nr-CDs. UV-VIS spectroscopy showed absorption bands related to π - π* and n - π* transitions, corresponding to the graphitic structure and functional groups on the surface of Nr-CDs, respectively. Due to these different groups, Nr-CDs exhibited dual emission behavior centered at 450 nm (excitation-dependent) and 600 nm (excitationindependent). By varying λExc, Nr-CDs displayed different emissions near the CIE color coordinates (x,y) of pure white light (0.33, 0.33). The film containing the nanoparticle (NrCDs-F) retained the optical properties of the aqueous Nr-CDs, presenting CIE color coordinates for all types of whites (Cool, Warm, and Neutral). Additionally, Nr-CDs-F exhibited excellent Color Rendering Index (CRI) values ranging from 80 to 84 and, when applied as a light converter in commercial UV LED (λexc= 200 nm, 50 cd.m-2), enhanced its efficiency by approximately 2 times (109 cd.m-2). Moreover, different CIE color coordinates were obtained by varying the current (3.5 to 7.5 eV) of the LED. In conclusion, the results indicate that Nr-CDs-F produced by modulating the fluorescence of CDs was efficient for light conversion and increased the efficiency of the commercial LED. |
Palavras-chave: | Carbon dots Diodos emissores de luz Filmes LEDs Film |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.department: | Curso de Química- Licenciatura |
Citação: | CALADO, Orlando Lucas de Lima. Sínteses e caracterização de carbon dots para atuarem como conversor de luz em diodos emissores de luz. 2024. 48 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) – Instituto de Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13384 |
Data do documento: | 4-ago-2023 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Licenciatura - QUÍMICA - IQB |
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