Nanoesponjas de ciclodextrina contendo pontos quânticos de carbono para a detecção e remoção de compostos orgânicos voláteis

Abstract

The monograph discusses the microscopic pollution in biological systems and the development of sensors for the detection and removal of volatile organic pollutants. It focuses on the use of carbon dots (CDots) and cyclodextrins for pollutant detection, exploring their properties, structure, and relationship with photoluminescence. The importance of developing low-cost, portable sensors for monitoring atmospheric pollution is highlighted.CDots are carbon nanoparticles with optical properties used in various areas such as bioimaging, sensors, and catalysis. They exhibit absorption peaks in the ultraviolet region and continuous emission spectrum, allowing the detection of multiple compounds simultaneously. Surface passivation affects their fluorescence properties, and various experimental techniques can be used to characterize CDots. They are similar to inorganic QDots but more cost-effective and environmentally friendly. CDots synthesis can be achieved through top-down methods such as laser ablation or bottom-up methods such as hydrothermal and pyrolysis.The text also discusses the formation and properties of carbon nanoparticles and their applications in bioimaging, detection, and drug delivery. It explores the structural properties of cyclodextrin nano-sponges and their formation. The paper describes the fluorescence-based contaminant detection, and the synthesis of an adsorbent for detecting and removing volatile organic compounds. It also details the materials, instrumentation, and methodology used in the study.The study investigated the removal capacity of organic compounds through adsorption using α-ciclodextrine and carbon dots as adsorbents. Tests were conducted to determine the influence of different factors such as solid-liquid ratio, pH, adsorbate concentration, sorption kinetics, and isotherms. Characterization of the α-CD/CA and α-CD/CDots materials was performed using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, revealing significant differences in material morphology, with α-CD/CDots exhibiting higher porosity, potentially positively influencing the adsorption process.

Este trabalho foca-se no desenvolvimento de sensores para a deteção e remoção de poluentes orgânicos voláteis, com relevância na poluição em sistemas biológicos. Em particular, foram utilizados pontos de carbono (CDots) e ciclodextrinas (CD) para a deteção de poluentes, explorando as suas propriedades, estrutura e relação com a fotoluminescência. É salientada a importância do desenvolvimento de sensores portáteis e de baixo custo para a monitorização de sistemas biológicos.Os CDots são nanopartículas de carbono com propriedades óticas utilizadas em vários domínios, como bioimagem, sensores e catálise. Apresentam bandas de absorção na região do ultravioleta e um espetro de emissão contínuo, permitindo a deteção de múltiplos compostos em simultâneo. A passivação da sua superfície afeta as suas propriedades de fluorescência e podem ser utilizadas várias técnicas experimentais para caraterizar os CDots. São semelhantes aos pontos quânticos (QDots) inorgânicos, mas mais económicos e amigos do ambiente. A síntese dos CDots pode ser efetuada através de métodos top-down como a ablação por laser, ou métodos bottom-up, como a hidrólise e a pirólise.A pesquisa aborda a formação e as propriedades das nanopartículas de carbono e as suas aplicações na bioimagem, deteção e administração de medicamentos. Explora ainda as propriedades estruturais das nanoesponjas de ciclodextrina e a sua formação. Neste trabalho foi descrita a síntese, caracterização e aplicação simultânea de um material à base de α-CD e CDots como sondas e adsorvente de compostos orgânicos voláteis. A sua utilização enquanto sonda permite a deteção rápida de contaminantes por fluorescência, baseado no fenómeno de supressão de fluorescência do polímero quando em contacto com as espécies em solução aquosa, enquanto o seu com desempenho como adsorvente permite a remoção dos compostos orgânicos em água. Neste sentido, foram realizados testes para determinar a influência de diferentes fatores no desempenho do material para a adsorção.Neste projeto investigou-se a capacidade de remoção de compostos orgânicos por adsorção utilizando α-ciclodextrina e pontos de carbono como adsorventes. Foram realizados testes para determinar a influência de diferentes fatores, tais como a razão sólido-líquido, o pH, a concentração de adsorvato, a cinética de sorção e as isotérmicas. A caraterização dos materiais α-CD/CA e α-CD/CDots foi realizada utilizando microscopia eletrónica de varrimento e microscopia eletrónica de transmissão, revelando diferenças significativas na morfologia do material, com α-CD/CDots a exibirem maior porosidade, influenciando potencialmente de forma positiva o processo de adsorção.