00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese, caracterização e aplicação do nanocompósito CDots_EuBDC como sonda raciométrica luminescente de temperatura e Cr(VI)
Título(s) alternativo(s): Synthesis, characterization and application of the nanocomposite CDots/EuBDC as a luminescent racionetric sound temperature and Cr(VI)
Autor(es): Silva, Kleyton Ritomar Monteiro da
Primeiro Orientador: Barbosa, Cintya D' Angeles do Espírito Santo
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Fausthon Fred da
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Ueslen Rocha
metadata.dc.contributor.referee3: Santos, Josué Carinhanha Caldas
metadata.dc.contributor.referee4: Barbosa, Cintya D' Angeles do Espírito Santo
Resumo: Materiais luminescentes vêm se destacando por apresentarem características promissoras em diversas áreas tecnológicas e cientificas, a exemplo de termômetro óptico e sensores químicos. No entanto, esses tipos de sensores, em especial os com um único canal de emissão, podem apresentar algumas desvantagens, como a fotodegradação do material, a influência do microambiente entre outro que podem comprometer a confiabilidade da resposta. Nesse âmbito, o desenvolvimento de materiais luminescentes que apresentem dupla emissão surge como uma das estratégicas utilizadas para a concepção de novos e avançados dispositivos luminescentes raciométricos aplicados em diversas áreas, incluindo a de sensores químicos e de temperatura. Nessa perspectiva, pela primeira vez, foi preparado através de uma síntese assistida por ultrassom e mediada pelo agente passivante polivinilpirrolidona (PVP) um nanocompósito de dupla emissão baseado em Carbon Dots (CDots) derivado da quitosana e um Metal-Organic Frameworks (MOF) baseada em nitrato de európio e benzeno-1,4-dicarboxilato disódico (CDots/EuBDC), para ser aplicado como sensor raciométrico de temperatura e Cr(VI). Os Cdots sintetizados apresentaram tamanho médio de 7,2 ± 2,2 nm e emissões predominantemente na região azul com máximo centrado em 440 nm (λexc= 350 nm). A incorporação dessas nanopartículas in situ para obtenção do CDots/EuBDC não alterou a estrutura cristalina do EuBDC como indicado nos padrões de DRX. Além disso, o CDots/EuBDC e EuBDC exibiram grau de cristalinidade similares (~ 50%). A incorporação do CDots na formação do CDots/EuBDC foi comprovada pelas imagens de MET e porosimetria, que apresentou nanopartículas dispersa ao longo de todo o cristal e uma diminuição percentual expressiva no volume de poro de 42,1%, respectivamente. As análises termogravimétricas evidenciaram um aumento da estabilidade térmica para o CDots/EuBDC em relação ao EuBDC. As propriedades fotofísicas do nanocompósito revelaram a presença de uma dupla emissão, com uma banda larga centrada em 420 nm associada ao CDots e as linhas vistas do íon Eu(III) referentes às transições 5D0→7FJ (J = 1, 2, 3 e 4). O sistema CDots/EuBDC foi explorado como sensor luminescente raciométrico de Cr(VI) e temperatura. Os resultados de termometria revelaram que a emissão do CDots (ICDots) diminuía com o incremento da temperatura, enquanto a do európio (IEu;5D0→7F2) permanecia constante (sinal de referência). A relação da razão das intensidades (ICDots/IEu) com a temperatura revelou que o CDots/EuBDC apresentou uma faixa linear de 303-393 K, com sensibilidade térmica relativa máxima de 1,16 % K-1 em 333 K. Ademais, o nanocompósito foi incorporado em uma membrana de cianoacrilato (M_CDots/EuBDC) e explorado para detecção de Cr(VI) em sistema aquoso de forma simples. Os ensaios em solução tampão Britton-Robinson a 1 mM pH 9 exibiu um faixa linear de 0,03 a 0,15 mgL-1 correspondente à equação [(ICdots/IEu)0/(ICdots/IEu)] = 1,627 (± 0,074) CCr(VI) + 1,133 (± 0,007) com r2 = 0.9916. Por fim, o CDots/EuBDC apresenta-se como um candidato tanto para a aplicação em termometria luminescente quanto na detecção de Cr(VI).
Abstract: Luminescent materials have been showing promising characteristics in several scientific and technological, such as optical thermometer and chemical sensors. Nevertheless, traditional sensors with a single emission channel may present some disadvantages, such as photodegradation of the material, the influence of the microenvironment and others that may compromise the reliability of the response. In this context, the development dual-emission luminescent materials has emerged as an excellent strategy for the design of new and advanced ratiometric luminescent devices applied in various areas, including chemical and temperature sensors. Thus, for the first time, an ultrasound-assisted synthesis has been prepared and mediated by the passive agent polyvinylpyrrolidone (PVP), a dual-emission nanocomposite based on Carbon Dots (CDots) from chitosan and Metal-Organic Frameworks (MOF) based on europium nitrate and disodium benzene-1,4-dicarboxylate (CDots/EuBDC), to be applied as a ratiometric temperature sensor and Cr(VI). The synthesized Cdots presented an average size of 7.2 ± 2.2 nm and emission in the blue region with maximum centered at 440 nm (λexc= 350 nm). The incorporation of these nanoparticles in situ to obtain the CDots/EuBDC did not change the crystalline structure of EuBDC as indicated in the DRX patterns. Furthermore, the CDots/EuBDC and EuBDC exhibited similar degrees of crystallinity (~ 50%). The incorporation of CDots in the formation of the CDots/EuBDC was confirmed by the images of MET and porosimetry, the last technique indicated a significant decrease in volume and pore diameter of 42.1% and 24.3%, respectively. The thermogravimetric analysis of the materials showed an increase in thermal stability for the CDots/EuBDC. The photophysical properties of the nanohybrid revealed the presence of a dual-emission, with a 420 nm centered broadband associated to the CDots and emission lines relative to the transitions 5D0→7FJ (J = 1, 2, 3 and 4) of the Eu(III) ion. The CDots/EuBDC system was explored as a ratiometric luminescent sensor of Cr(VI) and temperature. Thermometry results showed that the emission of CDots (ICDots) decreased with increasing temperature, while that of the europium (IEu;5D0→7F2) remained constant (reference signal). The ratio of the intensities (ICDots/IEu) to temperature revealed that the CDots/EuBDC had one linear range in the intervals of 303-393 K, with maximum relative thermal sensitivity of 1.16% K-1 in 333 K. In addition, the nanohybrid was incorporated in a cyanoacrylate membrane (M_CDots/EuBDC) and exploited for Cr(VI) detection in an aqueous system in a simple and easy and practical way. The preliminary tests in Britton-Robinson buffer solution at 1 mM pH 9 showed a linear range of 0.03 to 0.15 mgL-1 corresponding to the equation [(ICdots/IEu)0/(ICdots/IEu)] = 1.627 (± 0.074) CCr(VI) + 1.133 (± 0.007) with r2 = 0.9916. Finally, the CDots/EuBDC is a good candidate for both optical thermometry and Cr(VI) detection.
Palavras-chave: Nanocompósito
Luminescência
Termometria
Emissão dual
Cromo
Nanocomposite
Luminescence
Thermometry
Dual-emission
Chromium
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: SILVA, Kleyton Ritomar Monteiro da. Síntese, caracterização e aplicação do nanocompósito CDots/EuBDC como sonda raciométrica luminescente de temperatura e Cr(VI). 2021. 92 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8177
Data do documento: 22-jan-2021
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