Síntese e estudo da eficiência quântica em hidróxidos duplos lamelares (LDH) com ligantes carboxilatos intercalados

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Lima, Bonifácio Coêlho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: eficiência quântica; hidróxidos duplos lamelares; Layered double hydroxide; luminescence; luminescência; policarboxilatos; polycarboxilate; quantum efficiency.; rare earth; terras raras
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-18102024-152912/

Materiais contendo íons terras raras em sua estrutura podem apresentar propriedades luminescentes interessantes, exibindo cores de emissão monocromáticas e, geralmente, apresentam altos rendimentos quânticos. Hidróxidos duplos lamelares (HDL) compõem uma classe de matrizes inorgânicas lamelares que apresenta versátil composição química e arranjo bidimensional, possuindo a seguinte fórmula [M1-xIIMxIII(OH)2][An-]x/n.yH2O, com MII e MIII, metais di e trivalentes respectivamente. Tal versatilidade, por sua vez, fornece a possibilidade de inserir elementos terras raras diretamente como substituinte dos metais presentes em sua camada. Além dessa possibilidade, tais matrizes podem acomodar moléculas sensibilizadoras entre suas camadas. De fato, a presença de moléculas sensibilizadoras em sistemas contendo terras raras é conhecida por proporcionar um aumento da absorção de energia de fótons e, consequentemente, da eficiência quântica nesses sistemas. Essa interação entre sensibilizador e terra rara, responsável pela transferência de energia entre essas espécies é conhecida como efeito antena. Este trabalho descreve a preparação e o estudo do comportamento luminescente de HDLs sintetizados a base de Zn2+, Al3+ e Eu3+. As amostras foram sintetizadas por meio da hidrólise controlada desses cátions metálicos em pH controlado. Como previsto, moléculas ligantes fotosensibilizadoras foram adicionadas a solução alcalina durante a síntese, com a finalidade de serem intercaladas entre as camadas dos HDLs por meio da troca iônica entre esses ligantes e os ânions intercalados provenientes da preparação das amostras (água e nitrato). Os resultados das caracterizações estruturais mostraram que houve sucesso na formação dos HDLs luminescentes com os ácidos policarboxilatos (nitrilotriacético, trimésico, trimelítico, isoftálico e tereftálico) intercalados. Um estudo detalhado dos espectros de excitação, emissão e resultados de tempo de vida para esses sistemas mostrou não só a presença desses fotosensibilizadores próximos aos centros emissores constituídos pelo Eu3+ como sua eficiente transferência de energia para os íons. Esse resultado mostra a importância da presença desses ligantes na vizinhança dos terras raras, uma vez que além de absorver a energia de excitação devido ao seu maior coeficiente de absortividade, essas moléculas acabam impondo distorções na vizinhança do íon Eu3+ e consequentemente a relaxação da regra de seleção de Laporte.