Síntesis de carbon nanodots a partir de aserrín y follaje de Quercus calophylla, como residuo del aprovechamiento forestal

Abstract

Carbon Nanodots (CNDs) are novel nanometric-sized materials with high added value that can be synthesized from carbon waste such as those from the forestry industry. They have excellent properties such as high biocompatibility, low toxicity, and specific photoluminescence depending on their size. Sawdust and foliage (leaves) of Quercus Calophylla Schldtl. & Cham are forest residues that are generated in large quantities, and that are made up of a high content of carbon-based biomolecules, such as cellulose and hemicellulose, which is why they are candidates for obtaining CNDs. The present work focuses on obtaining CNDs by the microwave-assisted synthesis method from sawdust and Q. Calophylla leaves, undoped and doped with urea, in order to establish an economical and environmentally friendly synthesis method. The nanomaterials obtained were characterized by UV-Vis, PL, Raman and UV light irradiation, in order to determine the optimal synthesis conditions for their production. In the results obtained, it was determined that CNDs obtained from undoped leaves have better photoluminescent properties due to the higher Nitrogen content they naturally present. The synthesis of CNDs proposed in this research complies with the international principles of Green Chemistry since it was possible to obtain materials with high added value from forestry industry waste through an easy, fast, and low-cost method without generating secondary polluting waste.

Los Carbon Nanodots (CNDs) son materiales novedosos de dimensiones nanométrica de alto valor agregado que pueden ser sintetizados a partir de residuos de carbono como los de la industria forestal. Poseen excelentes propiedades tales como alta biocompatibilidad, baja toxicidad y fotoluminiscencia especifica dependiendo de su tamaño. El aserrín y el follaje (hojas) de Quercus calophylla Schldtl. & Cham, son residuos forestales que se generan en grandes cantidades, y que están constituidos de un alto contenido de biomoléculas a base carbono, como la celulosa y hemicelulosa, por lo cual son candidatos para la obtención de CNDs. El presente trabajo se centra en la obtención de CNDs por el método de síntesis asistida por microondas a partir del aserrín y hojas Q. calophylla, sin dopar y dopados con urea, a fin de establecer un método de síntesis económico y amigable con el medio ambiente. Los nanomateriales obtenidos fueron caracterizados mediante UV-Vis, PL, Raman e irradiación de luz UV, a fin de determinar las condiciones óptimas de síntesis para su producción. En los resultados obtenidos se pudo determinar qué tipos de CNDs obtenidos a partir de las hojas sin dopar presenta mejores propiedades fotoluminiscentes debido al mayor contenido de nitrógeno que presentan de manera natural. La síntesis de CNDs propuesta en esta investigación, cumple con los principios internacionales de química verde pues se lograron obtener materiales de alto valor agregado a partir de residuos de la industria forestal mediante un método fácil, rápido y de bajo costo sin generar residuos secundarios contaminantes.