masterThesis
Síntese e caracterização espectroscópica de materiais à base de glutamato e íons lantanídeos (La³⁺, Nd³⁺ e Tb³⁺)
Registro en:
SANTOS, Bruno Osvaldo Ramos dos. Síntese e caracterização espectroscópica de materiais à base de glutamato e íons lantanídeos (La³⁺, Nd³⁺ e Tb³⁺). 2019. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.
Autor
SANTOS, Bruno Osvaldo Ramos dos
Institución
Resumen
O presente trabalho descreve a síntese de novos materiais a partir da reação entre glutamato monossódico (GMS) e alguns cloretos de lantanídeo (LnCl₃, Ln = Nd³⁺, Tb³⁺ e La³⁺). Os materiais produzidos apresentam propriedades semelhantes às de géis. A caracterização dos materiais incluiu as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), espectroscopia Raman, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, espectroscopia de luminescência e ressonância magnética nuclear de ¹H, ¹³C, correlação quântica única heteronuclear (HSQC) e correlação heteronuclear de ligações múltiplas (HMBC). A formação de cristais do subproduto NaCl foi confirmada por EDS, que também mostrou partículas irregulares referentes ao material tipo gel. A presença dos lantanídeos nessas partículas foi demonstrada por EDS e pela luminescência característica do íon. Os espectros Raman apresentaram sinais entre 1616-1629 cm⁻¹, que caracterizam o estiramento assimétrico do grupo carboxilato. A espectroscopia de infravermelho sugeriu, através das variações dos estiramentos do grupo carboxilato νsym(COO⁻) e νasym(COO⁻), a coordenação dos íons lantanídeos do tipo quelato. Por meio da espectroscopia de luminescência foi caracterizada a emissão do Nd³⁺ em 1057 nm e do Tb³⁺ em 547 nm. A curva de decaimento da intensidade de emissão apresenta um perfil biexponencial, sugerindo a existência de dois ambientes químicos para os íons Tb³⁺ no material. Os resultados de RMN apresentaram coerência nas posições dos sinais dos hidrogênios e carbonos do GMS. Com a adição dos metais ao ligante, os sinais entre 1,8 e 2,1 ppm, 2,15 e 2,35 ppm e 3,6 e 3,7 ppm referentes aos prótons deslocaram significativamente na direção do campo baixo, indicando a interação entre os íons metálicos e o ligante. A diminuição da concentração dos íons Nd³⁺ e Tb³⁺ nos materiais levou a um menor deslocamento químico, porém o perfil espectral não apresentou mudança significativa, indicando que a diminuição não afeta as interações nos demais materiais. Uma estrutura para a formação do material é proposta. CNPq The present work describes the synthesis of new materials from the reaction between monosodium glutamate (GMS) and some lanthanide chlorides (LnCl₃, Ln = Nd³⁺, Tb³⁺ and La³⁺). The materials produced have properties similar to those of gels. The characterization of the materials included scanning electron microscopy (SEM) and Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, infrared vibration spectroscopy, luminescence spectroscopy and ¹H, ¹³C nuclear magnetic resonance, heteronuclear single quantum correlation (HSQC) and multiple bond heteronuclear correlation (HMBC). The formation of crystals of the NaCl by-product was confirmed by EDS, which also showed irregular particles referring to the gel-like material. The presence of the lanthanides in these particles was demonstrated by EDS and by the characteristic luminescence of the ion. The Raman spectra showed signals between 1616-1629 cm⁻¹, which characterize the asymmetric stretching of the carboxylate group. Infrared spectroscopy suggested the coordination of the chelatetype lanthanide ions through the stretching of the νsym (COO⁻) and νasym (COO⁻) carboxylate groups. The emission of Nd³⁺ at 1057 nm and Tb³⁺ at 547 nm was characterized by luminescence spectroscopy. The emission intensity decay curve presents a biexponential profile, suggesting the existence of two chemical environments for Tb³⁺ ions in the material. The NMR results showed coherence in the positions of the GMS hydrogens and carbons signals. With the addition of the metals to the binder, the signals between 1.8 and 2.1 ppm, 2.15 and 2.35 ppm and 3.6 and 3.7 ppm for the protons moved significantly in the direction of the low field, indicating the interaction between the metal ions and the binder. The reduction of the concentration of Nd³⁺ and Tb³⁺ ions in the materials led to a lower chemical displacement, but the spectral profile did not present significant change, indicating that the decrease does not affect the interactions in the other materials. A structure for the formation of the material is proposed.