|
Abstract:
|
O interesse por tecnologias sustentáveis tem impulsionado o desenvolvimento de nanomateriais de alto desempenho a partir de fontes renováveis. Entre eles, os carbon dots (CDs) destacam-se por sua solubilidade em água, baixa toxicidade, biocompatibilidade e propriedades ópticas. Para ampliar seu uso, a modificação estrutural é essencial, sendo a dopagem com nitrogênio uma estratégia eficaz para ajustar a química de superfície e estrutura eletrônica. Com base no exposto, este trabalho teve como objetivo realizar a síntese verde de CDs a partir da biomassa de casca de arroz por meio de um método hidrotermal em uma única etapa. Adicionalmente, avaliou-se o impacto da funcionalização simultânea com nitrogênio, utilizando o ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) como agente dopante, nas propriedades físico-químicas das nanopartículas resultantes (N-CDs). Os materiais sintetizados foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Espectroscopia de Absorção no UV-Visível, Espectroscopia de Fluorescência, análise de Potencial Zeta e determinação do rendimento quântico. Os resultados confirmaram a dopagem com o nitrogênio, evidenciada pela análise de FTIR, que revelou bandas de N–H e C–N sobrepostas aos grupos oxigenados (O–H, C=O, C–O) presentes em ambos os materiais. A análise de DRX revelou que, embora ambas as amostras sejam predominantemente amorfas, os N-CDs apresentaram um pico de difração mais intenso na região de 20° - 30° (2θ), sugerindo que a dopagem induziu maior organização local dos domínios grafíticos sp². Essa modificação estrutural refletiu-se diretamente na morfologia das partículas: as imagens de TEM mostraram que os N-CDs são mais esféricos, uniformes em tamanho e bem dispersos, em contraste com os CDs originais, que eram menores e com morfologia irregular. A dopagem resultou no aparecimento de um novo pico de absorção em 324 nm nos N-CDs, atribuído à transições eletrônicas n→π* de ligações C = N, ausente nos CDs. A eficiência fotoluminescente aumentou significativamente, com o rendimento quântico passando de 14 % (CDs) para 21 % (N-CDs). O potencial zeta indicou redução da carga superficial de –38,7 mV para –21 mV, atribuída à neutralização de grupos carboxila aniônicos por grupos amônio catiônicos do EDTA, enquanto a estabilidade coloidal foi preservada por um mecanismo eletroestérico robusto. Esses resultados demonstram que a dopagem com nitrogênio não apenas aprimorou as propriedades físico-químicas e ópticas dos CDs derivados de casca de arroz, mas também conferiu características favoráveis para aplicações agrícolas. Assim, este estudo evidencia o potencial dos N-CDs como nanomateriais sustentáveis e de alto desempenho, obtidos a partir de resíduos agroindustriais, para promover práticas agrícolas mais eficientes e ambientalmente amigáveis. |
