Síntese e caracterização de pontos quânticos de óxido de grafeno reduzido e nanocompósito de carboximetilcelulose e óxido de grafeno para aplicações diversas

Abstract

Materiais multifuncionais e sustentáveis representam um desafio atual da nanotecnologia, sobretudo em energia e biomedicina. Nesse cenário, nanomateriais à base de carbono, como o óxido de grafeno e seus derivados, têm se destacado por suas propriedades elétricas, ópticas e estruturais únicas. Entretanto, ainda há carência de rotas sintéticas simples e eficientes que resultem em sistemas híbridos com desempenho superior e ampla aplicabilidade. Com essa perspectiva, no presente trabalho foram sintetizados e caracterizados pontos quânticos de óxido de grafeno reduzido (rGOQD) e um nanocompósito à base de carboximetilcelulose (CMC) e óxido de grafeno (OG), ambos empregando o método de Hummers modificado, destacando sua versatilidade como rota sintética. Os materiais foram investigados por técnicas espectroscópicas e ópticas (UV-Vis, PL, PLE, FTIR e Raman), microscópicas (MEV e TEM), estruturais (DRX) e elétricas (curvas características I–V aplicando a teoria de diodos Schottky e emissão termiônica). Além disso, foram avaliadas suas atividades antioxidantes (ensaio DPPH) e antimicrobianas em dois microorganismos modelo que afetam a saúde humana (Escherichia coli e Candida albicans). Os resultados mostraram que os dois nanomateriais apresentaram alta cristalinidade, presença de grupos funcionais oxigenados e carboxilatos. Os nanomateriais em razão da quantidade de grupos hidroxílicos indicam alta hidroficilidade, e suas morfologias são compatíveis com aplicações optoeletrônicas. As curvas características I–V indicaram comportamento de um semicondutor, assim como demonstraram propriedades compatíveis com a teoria de diodos Schottky. O nanocompósito CMC/OG, revelou estrutura heterogênea, natureza cristalina e amorfa, promovendo propriedades elétricas e ópticas aprimoradas. As análises elétricas com a utilização de dois modificadores confirmaram a aplicabilidade dos dois nanomateriais como potencial material para aplicabilidade em energias renováveis. Ambos os nanomateriais apresentaram atividade antioxidante significativa e inibição frente a microrganismos patogênicos, apontando viabilidade de aplicação em plataformas teragnósticas. Assim, destaca-se a originalidade do uso do método de Hummers modificado na obtenção de nanomateriais híbridos com desempenho superior, abrindo novas perspectivas em energia, biomedicina e sustentabilidade.