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Title: Síntese e propriedades fotofísicas de LOFs mistas
Authors: Nascimento, Jarley Fagner Silva do
Keywords: MLOFs;Efeito antena;Fotoluminescência sintonizável;Lantanídeos
Issue Date: 25-Aug-2017
Citation: NASCIMENTO, Jarley Fagner Silva do. Síntese e propriedades fotofísicas de LOFs mistas. 2017. 104f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Abstract: In this work a series of new metal-organic frameworks containing lanthanide ions (LOFs) was synthesized by a solvothermal method at 180 0C, using terephthalic acid (1,4-H2BDC) as an organic component. Initially, three samples containing gadolinium doped with 5 mol% Eu3+ ions were prepared (Eu/Gd-1,4-BDC-MOFs). The objective of this part of the work was to study the effect of synthesis time (3, 5 and 7 days) on the morphological and luminescent properties of these materials. This study is essential because it is well known that the increase in crystallinity may lead to the decrease in reticular vibrations and, consequently, a decrease of nonradioactive relaxation channels. Subsequently, samples with different Eu3+ molar percentages (1, 3, 5, 7 and 9%) were synthesized to investigate the effect of the dopant content on the structure and photophysical properties of the LOFs. Finally, a sample co-doped with 2.5 mol% of Tb3+ and Eu3+ (Gd/Tb/Eu-1,4-BDC-MOF) was prepared and its tunable luminescent properties studied. The samples in powder form, were characterized by X-ray Diffraction (PXRD), Attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR), Scanning Electronic Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Photoluminescence (PL). Based on the analyzes of DXRP, FTIR and PL, it was identified that materials containing up to 7 mol% of europium ions presented a single-phase. In addition, it was observed from the excitation and emission spectra that an effective intramolecular energy transfer occurred between the ligand and the Eu3+ levels, generating characteristic red luminescence of this ion. These samples emission spectra exhibited characteristic emission lines of the Eu3+ ion ascribed to the 5D0 → 7F0, 7F1, 7F2, 7F3 and 7F4 transitions. The co-doped sample presented efficient luminescent tuning resulting from the transfer of energy between Tb3+ → Eu3+. Therefore, the described materials are promising for various optical applications.
Portuguese Abstract: Neste trabalho, foi sintetizada uma série de redes metalorgânicas mistas a base de íons lantanídeos (MLOFs) pelo método solvotérmico, utilizando como componente orgânico o ácido tereftálico (1,4-H2BDC). Inicialmente foram preparadas três matrizes contendo gadolínio dopadas com 5% molar de íons Eu3+ (Eu/Gd-1,4-BDC). Esta etapa teve como foco o estudo dos efeitos do tempo de síntese (3, 5 e 7 dias) sobre as propriedades morfológicas e luminescentes das MLOFs. Tal estudo se torna essencial, já que com o aumento da cristalinidade da rede, normalmente verifica-se uma diminuição dos canais de relaxação não radioativos. Posteriormente, foram sintetizadas matrizes com diferentes percentuais molares de Eu3+ (1, 3, 5, 7 e 9%) com o intuito de determinar a concentração limite do dopante, assim como investigar o efeito de tal variação percentual, no crescimento das redes e propriedades fotofísicas. Por fim, uma amostra co-dopada com 2,5% molar de Tb3+ e Eu3+ (Gd/Tb/Eu-1,4-BDC) foi preparada e suas propriedades luminescentes sintonizáveis estudadas. Os materiais sintetizados na forma de pó, foram caracterizadas por Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier por Refletância Total Atenuada (FTIR-ATR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise termogravimétrica (TGA) e Fotoluminescência (PL). Todas as amostras apresentaram elevada estabilidade térmica, e o aumento do tempo de síntese teve significativa influência sobre a morfologia dos cristais. Com base nas análises de DRX, FTIR e PL, identificou-se que a partir de 7% molar de íons európio uma segunda fase cristalina começa a se formar. Além disso, observou-se a partir dos espectros de excitação e emissão que ocorreu uma efetiva transferência de energia intramolecular entre o ligante e os níveis do Eu3+, gerando luminescência vermelha característica deste íon. Estas amostras apresentaram linhas de emissão características do Eu3+ atribuídas as transições 5D0 → 7F0, 7F1, 7F2, 7F3 e 7F4. A amostra co-dopada apresentou eficiente sintonização de cor oriunda da transferência de energia entre Tb3+ → Eu3+. Nenhum mecanismo de transferência de energia no sentido inverso foi identificado. Portanto, os materiais descritos são promissores para diversas aplicações ópticas.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24501
Appears in Collections:PPGQ - Doutorado em Química

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