Estudo das propriedades estruturais, mecânicas e luminescentes de membranas de polímeros provenientes de fontes renováveis contendo íons lantanídeos

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Data
2021-11-12
Autores
Catel, Ana Beatriz [UNIFESP]
Orientadores
Molina, Celso [UNIFESP
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
The use of polymers from renewable sources to originate films and membranes for immobilization of lanthanide ion complexes has gained emphasis in recent years for potential application as luminescent materials. In this context, carboxymethylcellulose (CMC) films containing two different complexes, such as [Eu(tta)3(H2O)2] and [Tb(acac)3(H2O)3], and glycerol as plasticizer, were prepared through casting deposition method, in order to obtain films with superior luminescent and mechanical properties. CMC films are amorphous, have high transparency in the visible region and are thermally stable up to approximately 245°C. The photoluminescence study showed the high intensity of emission in the red region (614 nm) when films containing Eu3+ were excited in the ligand absorption band (at 352 nm), via antenna effect, with energy transfer to europium ions. By increasing the concentration of glycerol plasticizer, a decrease in non-radioactive processes and an increase in the experimental lifetime was observed (from 0.56 ms without glycerol to 0.69 ms for the film with 20% plasticizer). Films with Tb3+ were excited at 300 nm emitting in the green region (546 nm). An increase in excited lifetime was also observed when the concentration of glycerol in the films increased (from 1.08 to 1.34 ms with the addition of 20% glycerol). Regarding the mechanical properties, an increase in the deformation capacity of the films was detected as a function of the increase in the glycerol concentration, where the elongation at break increased from 8.9% to 39.5% with the addition of 20% glycerol. The films with the highest amount of plasticizer were also more flexible and less resistant to traction, decreasing the Young's modulus value from 3.4 to 1.5 MPa and the breaking stress from 12.4 to 5.6 MPa.
O uso de polímeros provenientes de fontes renováveis na forma de filmes e membranas, para imobilização de complexos de íons lantanídeos, vem ganhando destaque nos últimos anos para potencial aplicação como materiais luminescentes. Nesse contexto, foram preparados filmes de carboximetilcelulose (CMC) contendo dois diferentes complexos, tais como [Eu(tta)3(H2O)2] e [Tb(acac)3(H2O)3], e o plastificante glicerol, através do método de deposição por casting, visando a obtenção de filmes com propriedades luminescentes e mecânicas aperfeiçoadas. Os filmes de CMC são amorfos, apresentaram alta transparência na região do visível e são estáveis termicamente até aproximadamente 245°C. O estudo de fotoluminescência mostrou a alta intensidade de emissão na região do vermelho (614 nm) quando os filmes contendo Eu3+ foram excitados na banda de absorção do ligante (em 352 nm), via efeito antena, com transferência de energia para os íons európio. Ao aumentar a concentração de plastificante glicerol notou-se uma diminuição nos processos não radioativos e um aumento no tempo de vida experimental (de 0,56 ms para o filme sem glicerol para 0,69 ms no filme com 20% de plastificante). Os filmes com Tb3+ foram excitados em 300 nm, apresentando emissão na região do verde (546 nm). Observou-se também um aumento no tempo de vida, com o aumento da concentração de glicerol nos filmes (de 1,08 para 1,34 ms com a adição de 20% de glicerol). Com relação às propriedades mecânicas comprovou-se um aumento na capacidade de deformação dos filmes com a adição de glicerol, onde a elongação na ruptura aumentou de 8,9% para 39,5% com a adição de 20% de glicerol. Os filmes com maior quantidade de plastificante também foram mais flexíveis e menos resistentes à tração, diminuindo o valor do módulo de Young de 3,4 para 1,5 MPa e a tensão na ruptura de 12,4 para 5,6 MPa.
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