Novas matrizes de géis metalorgânicos e polímeros de coordenação luminescentes

Abstract

O presente trabalho visa explorar na primeira parte a formação de sistema misto orgânico-inorgânico de uma variedade de géis metalorgânicos (MOGs) e na segunda parte de redes metalorgânicas (MOFs) luminescentes com aplicação da MOF como sensor. Os sistemas de MOGs foram obtidos com a combinação dos ligantes ácido iminodiacético (IDA), (L)-Asparagina e ácido málico com proporções que variaram entre 5% e 50%, utilizando como centro metálico o íon európio (Eu³⁺). Os MOGs foram sintetizados por reação hidrotermal assistida por microondas, produzindo fluidos viscosos e transparentes. Eles foram caracterizados por difração de raios X de pó (PDRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoluminescência, análise termogravimétrica (TGA) e análise reológica. Nos espectros de infravermelho foram apresentadas as bandas características dos MOGs contendo apenas IDA e com a mistura de ligantes. As curvas termogravimétricas exibiram os eventos relativos às perdas de água (hidratação e coordenação) abaixo de 230ºC, seguidos da degradação da fase orgânica. Os géis apresentaram fotoluminescência no vermelho característica do íon Eu³⁺ (⁵D₀ → ⁷Fᴊ , J= 0,1,2,3,4). Além disso, as medidas de tempo de vida indicaram a presença de dois sítios de coordenação. Na análise reológica observou-se que os materiais produzidos se tratam de fluidos não-newtonianos e pseudoplásticos e foram classificados como géis com comportamento de sólido viscoelástico. Para a obtenção da MOF, foi realizada uma sequência de dopagens de európio (1%, 2% e 3%) sobre a rede metalorgânica utilizando a síntese solvotermal. O material final foi caracterizado utilizando PDRX, FTIR, TGA, estudo da luminescência e espectroscopia de absorção e de reflectância na região do UV-Vis. A capacidade da MOF ser utilizada como sensor de radiação ultravioleta foi avaliado a partir da exposição controlada de doses de radiação UV-B na MOF dopada com 2% de európio e sem DMF. A análise de PDRX sugeriu que as MOFs dopadas mantiveram a estrutura original da MOF após a incorporação do íon Eu³⁺. Os resultados de FTIR indicaram que o európio está ligado no composto por ligações de coordenação. A análise espectroscópica do material auxiliou na realização da correlação entre a estrutura proposta e o ambiente ocupado pelo íon lantanídeo. A resposta da MOF como sensor foi analisada pela medida do espectro de emissão, apresentando uma diminuição significativa em sua intensidade de emissão após exposição à dose de radiação UV-B (0-9 J.cm⁻²), mostrando uma resposta linear a qual pode ser associada com deslocamento hipsocrômico. O mecanismo para justificar o que acontece com a MOF ao ser exposta à radiação UV foi estimado através da análise do espectro de absorção na região do ultravioleta ao visível e dos espectros de refletância que forneceram as energias dos band-gap direto e indireto da MOF. Por fim, a MOF [Zn(BDC)(dpNDI):2%Eu] apresentou-se como um material versátil para o desenvolvimento de um dispositivo emissor sintonizável (exibindo emissão de luz branca) e um promissor sensor dosimétrico radiação UV.