Avaliação do efeito de parâmetros reacionais sobre o comportamento fototérmico do óxido de grafeno

Abstract

O objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos de parâmetros reacionais sobre a estrutura e o comportamento fototérmico de amostras de óxido de grafeno (OG), preparadas por rotas distintas de oxidação do grafite e de esfoliação do óxido de grafite (OGR). Para tanto, foram avaliadas as amostras obtidas pelo método de Hummers, com e sem préoxidação, e tempos variados de esfoliação com ultrassom de alta potência. Além disso, algumas amostras foram submetidas à reação de carboxilação, com o intuito de diminuir ainda mais o tamanho das folhas de OG. A partir de dados de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (FTIRATR), observa-se que as amostras mais oxidadas são aquelas obtidas após duas oxidações sucessivas do grafite, apenas pelo método de Hummers, e sem pré-oxidação. Entretanto, não se verifica uma correlação direta entre o diâmetro hidrodinâmico das amostras (medido por espalhamento dinâmico de luz) e o tempo de tratamento em ultrassom. As amostras obtidas em diferentes condições apresentam diâmetros variando entre 140 nm e 650 nm. A caracterização das amostras por espectroscopia micro Raman revela que o tamanho de cristalito e a distância entre os defeitos estruturais diminuem à medida que o grafite é oxidado e depois esfoliado até OG. Os espectros de absorção UV-vis das suspensões aquosas de OG apresentam as transições n®p* e p®p* esperadas para a estrutura de grafite oxidado, com coeficientes de absortividade óptica (e) entre 9 e 118 L.g-1.cm-1. Foi observado que o efeito fototérmico das amostras de OG é proveniente da combinação de dois fatores principais: estrutura molecular e tamanho das folhas. No geral, nota-se que as amostras com os maiores valores de e e λmáx possuem maior absorção no infravermelho próximo. Consequentemente, são as amostras que apresentam maior efeito fototérmico sob irradiação 808 nm e fluência de 230 ± 0,5 mW.cm-2. Em particular, uma amostra de OG carboxilada, com diâmetro hidrodinâmico de 358 nm e e = 118 L.g-1.cm-1, exibiu uma variação de temperatura de 50,85oC e atingiu o máximo de 80oC num intervalo de 12 min. de irradiação. O desempenho observado é superior ao encontrado na literatura para amostras com características similares e apontam seu potencial para aplicação em terapia fototérmica.