Síntese e caracterização do compósito TbBDC/CDs para aplicação em termometria luminescente
Carbon Dots; MOFs; lantanídeos; luminescência; termometria.
O desenvolvimento de sensores luminescentes de temperatura (SLT) tem despertado esforços a nível global, pois oferecem multifuncionalidade, como: imagens com resolução espacial e temporal, alta sensibilidade e medição não invasiva. Em geral, estima-se que até 2034 o mercado global de sensores de temperatura será avaliado em cerca de US$ 20,96 bilhões, registrando um CAGR de 7,20% entre 2025-2034. Nesse cenário, os Carbon Dots (CDs) e MOFs luminescentes a base de íons lantanídeos (Ln-MOFs) podem ser ótimos candidatos para atuarem como SLT devido às suas potenciais aplicações em termometria, como nas áreas de micro e nanoeletrônica, micro e nanofluídica, indústria alimentícia, medicina, entre outros. Nessa perspectiva, este trabalho descreve a síntese e caracterização de Ln-MOFs a base de íons Tb3+ e ligante BDC2- (benzeno-1,4-dicarboxilato dissódico) (TbBDC), bem como seu compósito formado com Carbon Dots (TbBDC/CDs), para aplicação em termometria luminescente. Assim, os CDs foram sintetizados utilizando o pimentão vermelho como material precursor e as imagens de HRTEM revelaram partículas com morfologia quase esférica e tamanho médio de 1,55 ± 0,39 nm. Também, apresentaram intensidade máxima de fluorescência em 448 nm, sob λExc=360 nm. Os MOFs TbBDC e TbBDC/CDs foram preparados via ultrassom, mediado pelo polivinilpirrolidona (PVP), com a incorporação dos CDs realizada in situ. Como resultado, as análises morfológicas e estruturais do TbBDC e do TbBDC/CDs revelaram resultados semelhantes, com ambos apresentando cristais planos e lamelares e tamanhos médios de 0,82 ± 0,25 e 0,81 ± 0,27 µm, respectivamente. Por outro lado, as propriedades ópticas do TbBDC foram melhoradas com a incorporação dos CDs, possibilitando a criação de um compósito com distribuição espectral principalmente na região do azul e verde. Os ensaios de termometria do TbBDC/CDs demonstraram que a intensidade de fluorescência dos CDs (448 nm) diminuiu progressivamente com o aumento da temperatura, enquanto a dos íons Tb3+ (5D4 → 7F5,546 nm) permaneceu constante. As coordenadas no diagrama CIE variaram de (0,23; 0,36) para (0,24; 0,41) em temperaturas de 298 a 343 K. Além disso, por meio da razão das intensidades de fluorescência (FIR=I546 nmI 448 nm), uma faixa linear foi obtida de 298 a 343 K (R2 = 0,99), com sensibilidade térmica relativa (Sr) máxima de 1,62 % K⁻¹ a 298 K. Portanto, o material desenvolvidoneste trabalho apresenta resultados promissores para aplicação em termometria luminescente, com Sr superior a 1,00 % K⁻¹ e ampla faixa de detecção.