Síntese, caracterização e aplicação de Carbon Quantum Dots de papel

Abstract

Pontos quânticos de carbono (CQDs) são nanopartículas fluorescentes compostas principalmente de carbono, menos tóxicas e mais solúveis em água que os tradicionais pontos quânticos de semicondutores. Estes CQDs possuem diversas aplicações, incluindo imageamento celular e sensoriamento, com capacidade de detectar e quantificar espécies inorgânicas e orgânicas em concentrações tão pequenas quanto 2 nmol L⁻¹. No presente trabalho, foi realizada a síntese de CQDs a partir de papel e água utilizando irradiação de micro-ondas, posteriormente, o material obtido foi caracterizado e aplicado na quantificação de quercetina para análise em amostras de suco e chá. A síntese foi otimizada por um planejamento fatorial 2³ variando-se a potência de irradiação do micro-ondas, o tempo de aquecimento e a massa de papel empregada na síntese. Obteve-se a melhor condição com 200 W de potência, 30 minutos de aquecimento e 1 g de papel. Em seguida, as propriedades óticas e estruturais desses CQDs foram avaliadas, apresentando emissão dependente do comprimento de onda de excitação, deslocamento de Stokes de 96 nm (excitação em 400 nm), rendimento quântico de 9%, presença de espécies interferentes nos espectros de emissão (fluoróforo do papel e água), estabilidade térmica até 115 °C, potencial zeta de -5,92 mV, tamanho em torno de 11,2 nm e estrutura parcialmente organizada, mas não grafítica. As condições de análise otimizadas para posterior aplicação dos CQDs foram: 5% (v/v) da solução coloidal de CQDs, solução tampão TRIS em pH 8 e tempo de reação de 3 minutos. Com o método otimizado, estimaram-se as figuras de mérito: limites de detecção e quantificação de 1,0 e 3,4 mg L⁻¹, respectivamente, faixa linear de 10 a 100 mg L⁻¹ de quercetina, R² de 0,993 e RSD de 3,7% (n=9). A quercetina foi analisada em amostras de chá e suco obtendo-se recuperações entre 112 e 155%.