Dissertação
Síntese, caracterização e estudo fotofísico de filmes de poliestireno sulfonado dopados com Nd3+
Synthesis, characterization and photophysical study of sulfonated polystyrene films doped with Nd3 +
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Autor
Cristovan, Fernando Henrique
Institución
Resumen
The new materials sciences are academic important due to their rich physic-chemistry phenomena to the development of new technological equipments. In the case of
Rare-Earths (TR), these applications include the production of optical components,
glasses, fluorescents lights, nuclear energy equipment’s and others. The lanthanides are of
high interest, once their optical properties is not affected by the host material, and by this
way the investigation of the TR ions consent a study of the electronic properties of this
materials, even on solid state.
In the present work, was prepared sulfonated polystyrene (PSS) films doped with
Neodymium ions (Ndªª), using a easy and economic synthesis route. Was made too a
chemistry characterization and the photo-physics study of the films.
With the aim of improve the process, was made an optimization using chemometrics
methods. These methods indicates the best experimental condition to the films acquisition
and the maximum percentage of incorporation of Nd3+, about 13.52%.
The spectroscopic data presents similar results to the literature. The UV-Vis-IR
spectrum presents characteristic electronic transition of the Nd3+, and the 4I9/2 —> 4F5/2 + 2H9/2 transition at 800nm was the more intense. The IR spectrum presents an enlargement
as a possible result of Nd3+ coordination with the polymer.
The IR emission of the Nd-PSS films presents similar to the Neodymium emission
in others glasses hosts, where was observed the emission on 1061 nm (4F3/2 —> 4I11/2). Dissertação (Mestrado) A área de novos materiais revela sua importância científica, quanto à riqueza dos
fenômenos físico-químicos envolvidos, quando relacionados ao desenvolvimento de novos
produtos tecnológicos. No caso dos elementos terras-raras (TR), suas aplicações abrangem
desde a produção de componentes ópticos, vidros, lâmpadas fluorescentes até
equipamentos de energia nuclear. Os lantanídeos são de grande interesse, uma vez que suas
propriedades ópticas não dependem muito do material hospedeiro, deste modo a
investigação dos íons de TR permite um estudo das propriedades eletrônicas destes
materiais, mesmo em estado sólido, sendo que estes sofrem pouca influência do meio em
que estão inseridos.
No presente trabalho, foram preparados filmes de poliestireno sulfonado dopados
com Nd3+, utilizando-se uma rota sintética simples e economicamente viável. Realizou-se,
também, a caracterização química e o estudo fotofísico dos filmes obtidos.
Com o intuito de aprimorar o processo realizou-se a otimização do mesmo
aplicando métodos quimiométricos. Estes indicaram as melhores condições experimentais a
serem utilizadas no preparo dos filmes e obteve-se, também, o percentual máximo de
incorporação de Nd3+ de aproximadamente 13,52 %.
Os dados espectroscópicos apresentaram resultados semelhantes aos da literatura.
Os espectros de UV-Vis-IR dos filmes mostraram as transições eletrônicas características
do Nd3+, sendo que a transição 4I9/2 —> 4F5/2 + 2H9/2 em 800nm mostrou-se ser a mais
intensa. Os espectros de infravermelho apresentaram um ligeiro alargamento provocado
possivelmente pela coordenação do Nd3+ com o polímero.
A emissão no infravermelho dos filmes de Nd-PSS mostrou-se semelhante ao do
neodímio em outras matrizes vítreas, onde foi evidenciada a emissão do neodímio em 1061nm (4F3/2—>4I11/2).