Desenvolvimento De Sondas Baseadas Em Sistemas Polieletrólito/Iões Lantanídeos

Abstract

Neste trabalho foram estudadas as interações entre o polielectrólito aniónico poli(acrilato de sódio) e iões lantanídeos trivalentes, európio(III) e térbio(III), para formar compósitos luminescentes. Para tal, foi construído um diagrama de fases para a mistura ião-polímero, mostrando que para altas razões molares entre ([PSA]/[Ln(III)]), diferentes transições de fase podem ocorrer. Essas transições de fase foram avaliadas através de estudos reológicos e análises de luminescência e os compósitos foram caracterizados por diferentes técnicas espetroscópicas e microscópicas, sendo também estudado o efeito da razão molar. A partir deste ponto, uma razão molar específica dos compósitos Eu(III)/PSA e Tb(III)/PSA foi escolhida para avaliar as propriedades como sensor em relação a diferentes catiões e aniões. Verificou-se que a forte luminescência destes compósitos é afetada fortemente pela presença de iões Cu2+ e, portanto, testes de seletividade e sensibilidade foram realizados por ambos os compósitos que apresentaram resultados promissores. Com o objetivo de melhorar e modular as propriedades luminescentes, foram sintetizados novos compósitos com a molécula de fenantrolina (Phen), PSA e os iões lantanídeos. Os resultados mostraram que a presença da molécula de Phen no compósito atua como antena, transferindo a energia recebida para o ião central e consequentemente melhorando as propriedades luminescentes dos mesmos. Por meio das técnicas espetroscópicas FTIR, fluorescência, UV-Vis, EDS e técnicas microscópicas tais como SEM, foi constatado que quando presentes misturas de iões európio(III) e térbio(III) no compósito, ocorre um processo de transferência de energia, permitindo a obtenção de uma gama de cores de emissão. Por fim, como o compósito Eu(PSA)Phen apresentou as melhores propriedades espetroscópicas, também foi testado como um possível sensor de iões. Os resultados para este teste mostraram um perfil similar ao encontrado para o Eu(III)/PSA, porém com mecanismos de supressão distintos e melhores valores de limites de deteção.

In this work, the interactions between the anionic polyelectrolyte poli(sodium acrylate) and trivalent lanthanide ions, europium (III) and terbium (III), were studied in the formation of luminescent composites. For that, a phase diagram for the ion-polymer mixture was constructed showing that for different molar ratios between ([PSA]/[Ln(III)]), different phase transitions may occur. These phase transitions were evaluated through rheological and luminescence studies, and the composites were characterized by different spectroscopic and microscopic techniques. From this point, a specific molar ratio of Eu(III)/PSA and Tb (III)/PSA composites was chosen to evaluate the sensory properties with respect to different cations and anions. It was observed that the strong luminescence of these composites is strongly affected by the presence of Cu2+ ions, and therefore selectivity and sensitivity tests were performed by both composites that presented promising results. In order to improve and modulate luminescent properties, new composites were synthesized with phenanthroline (Phen), PSA and lanthanide ions. The results showed that the presence of the Phen molecule in the composite acts as an antenna, transferring the received energy to the central ion and consequently improving the luminescent properties. Through the use of spectroscopic techniques FTIR, fluorescence, UV-Vis, EDS and microscopic techniques such as SEM, it was found that in the presence of mixtures of europium(III) and terbium(III) ions in the composition of the same composite, occurs a energy transfer process and therefore allows obtaining a range of emission colors. Finally, due the fact that the Eu(PSA)Phen composite displayed the best luminescent properties, it was also tested as a possible ion sensor. The results for this test showed a similar profile to that found for Eu(III)/PSA, but with different suppression mechanisms and better (lower) values for the detection limits.