Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/32585
Type: Dissertação
Title: Preparação e caracterização de redes metalorgânicas à base de térbio(III) montadas em superfícies de poli(tereftalato de etileno)-PET
Authors: Aline de Barros Souza
First Advisor: Humberto Osório Stumpf
First Co-advisor: Walace Doti do Pim
First Referee: Renata Diniz
Second Referee: Heveline Silva
Abstract: Redes metalorgânicas ou metal-organic frameworks (MOFs) são uma classe de materiais híbridos constituídos por uma rede de coordenação contendo vazios potenciais e são formadas a partir de íons ou clusters metálicos interconectados por espaçadores orgânicos (blocos construtores). Esta nova classe de compostos tornou- se um alvo na química de materiais, devido às diversas aplicações na área de catálise, luminescência, magnetismo, entre outros. O estudo de rotas sintéticas na área de MOFs tem se intensificado, pois as condições de síntese interferem diretamente na porosidade, cristalinidade e estrutura dos produtos obtidos. Duas rotas foram estudadas para a produção de MOFs à base térbio(III) e ligante 1,4-benzenodicarboxilato, uma em condição ambiente e outra em condições hidrotérmicas. As medidas de difração de raios X por policristais corroboraram com a estrutura determinada por difração de raios X por monocristal descrita por Yaghi e colaboradores, cuja fórmula é Tb2(BDC)3(H2O)4. O estudo de hidrólise da superfície do poli(tereftalato de etileno), PET, foi realizado para disponibilização dos grupos tereftalatos, utilizados para o crescimento das MOFs em superfície (PET-SURMOFs). A condição ideal de hidrólise encontrada foi para a amostra submetida a uma solução de NaOH 10 mol L‒1 durante 5 horas. Essa condição de hidrólise foi utilizada durante o desenvolvimento de SURMOFs denominadas PETPLH- SURMOFs e PET20H-SURMOFs. As PET20H-SURMOFs apresentaram padrões de difração de raios X com picos correspondentes à MOF Tb2(BDC)3(H2O)4, descrita por Yaghi, o que mostrou a eficiência do método empregado. A síntese para obtenção das PETPLH-SURMOFs foi realizada pelo método camada por camada e em condições hidrotérmicas. Uma análise das técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios X e observação de luminescência em câmara de luz UV ([lambda] = 254 nm) para as PETPLH-SURMOFs evidenciaram que o térbio(III) coordenou-se ao íon tereftalato disponível na superfície da placa de PET previamente hidrolisada. Medidas de luminescência foram realizadas para as MOFs e PET20H- SURMOFs observando-se transições eletrônicas que foram atribuídas ao íon térbio(III) atreladas ao efeito antena dos ligantes espaçadores. As MOFs e PET20H-SURMOFs passaram por um processo de ativação dos poros com troca de solventes e posterior aquecimento para avaliação da área superficial. Medidas de adsorção/dessorção de N2 a 77K, mostraram áreas pequenas, em comparação com as MOFs descobertas mais recentemente.
Abstract: Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of hybrid materials consisting of a coordination network containing potential voids and formed from metal ions or clusters interconnected by organic spacers (building blocks). This new class of compounds has become a target in the chemistry of materials, due to the diverse applications in the field of catalysis, luminescence, magnetism. The study of synthetic routes in the MOFs area has intensified, since the synthesis conditions interfere directly in the porosity, crystallinity and structure of the obtained products. Two routes were studied to produce MOFs based on terbium (III) and 1,4-benzenedicarboxylate connector, the first was carried out at room temperature and the second on hydrothermal conditions. The X-ray diffraction measurements by polycrystals to both samples corroborate with the structure determined by X-ray diffraction by single crystal described by Yaghi et al., that showed formula Tb2(BDC)3(H2O)4. The poly(ethylene terephthalate) (PET) surface hydrolysis study was carried out to provide the terephthalate groups used for surface-mounted metal-organic frameworks (SURMOFs) growth (PET-SURMOFs). The better hydrolysis condition was found for the sample submitted to a NaOH solution 10 mol L-1 for 5 hours. This hydrolysis condition was used during the development of SURMOFs called PETPLH- SURMOFs and PET20H-SURMOFs. The PET20H-SURMOFs showed X-ray diffraction patterns with peaks corresponding to MOF Tb2(BDC)3(H2O)4, described by Yaghi, proving the method efficiency used. The synthesis to obtain the PETPLH-SURMOFs was carried out by the layer-by-layer method and under hydrothermal conditions. An analysis of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction and luminescence observation in UV light chamber ([lambda] = 254 nm) for PETPLH-SURMOFs showed that terbium(III) was coordinated to the available terephthalate ion on the surface of the previously hydrolyzed PET plate. Luminescence measurements were performed for the MOFs and PET20H-SURMOFs, observing electronic transitions that were assigned to the terbium ion (III) coupled to the antenna effect of the spacer ligands. The MOFs and PET20H-SURMOFs were submit to pore activation with solvent exchange and subsequent heating to evaluate the surface area. The adsorption / desorption measures of N2 at 77K revealed showed small areas compared to newer MOFs.
Subject: Química inorgânica
Catálise
Raio X - Difração
Hidrólise
Polímeros
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/32585
Issue Date: 30-Jan-2019
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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