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Os quantum dots (QDs, pontos quânticos) de óxido de zinco (ZnO) apresentam grande relevância devido às excelentes propriedades ópticas, eletrônicas, fotocatalíticas e eletrocatalíticas. O grafeno também é um nanomaterial que merece destaque, pois exibe propriedades excepcionais, como a condutividade térmica e a alta mobilidade eletrônica. Uma espécie de grafeno interessante para a síntese de nanocompósitos é o óxido de grafeno (GO), já que seus grupos funcionais podem se comportar como pontos de nucleação para as nanopartículas (NPs). Neste trabalho, nanocompósitos de ZnO-GO foram sintetizados via método sol-gel utilizando isopropanol como solvente, onde as NPs de ZnO também foram preparadas na ausência e com adição de água ultrapura. Sua cinética de crescimento foi acompanhada por absorbância e fluorescência. Além disso, os nanomateriais foram caracterizados por MEV, EDS, TGA e DRX. As análises de MEV e espectroscopia mostraram NPs com tamanho de 5 a 20 nm e aglomerados de 65 a 100 nm, aumentando conforme a quantidade adicionada de água e GO. Medidas de TGA referente às NPs de ZnO na presença de 200 µL de dispersão aquosa de GO demonstraram um percentual mássico de ZnO maior (aproximadamente 83 %) do que de GO (aproximadamente 14 %). Já o DRX indicou planos cristalinos característicos do ZnO wurtzita. Esses nanomateriais foram aplicados na fotocatálise do Azul de Metileno (AM) em meio alcoólico sob ação de luz fluorescente atingindo até 90 e 98% de redução de absorção em 655 nm após 20 minutos e 4 horas, respectivamente. Além disso, os nanomateriais com adição de água ou GO demonstraram comportamento de catalisadores heterogêneos, possibilitando o seu reuso. Portanto, foi possível realizar a síntese dos nanocompósitos entre ZnO e GO, resultando em NPs com tamanhos reduzidos e com ótima funcionalidade em fotocatálise.