Resumo: Diversas áreas científicas mostraram recentemente um crescente interesse no desenvolvimento de métodos de obtenção de novos materiais emissores de radiação eletromagnética na região UV/VIS, com base em transições eletrônicas de íons metálicos utilizando como hospedeiros materiais poliméricos distintos. Neste trabalho, são apresentadas a síntese, produção e caracterização para materiais copoliméricos fotoluminescentes obtidos por dois processos de dopagem: (1) utilizando complexos orgânicos ß-dicetonatos de terras-raras e (2) pela redução in situ de nanopartículas de óxido de zinco. Inicialmente, são descritos os métodos para a produção de filmes de blendas com diferentes frações mássicas entre o policarbonato bisfenol-A (PC) e o poli(metacrilato de metila) (PMMA) dopados com complexos acetilacetonato de lantanídeos III [Ln(ACAC)3; Ln = Er, Tb, Dy] e tenoiltrifluoroacetonato de európio III [Eu(TTA)3], além das etapas para a obtenção de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) em matrizes copoliméricas acrílicas de polietileno glicol diacrilato (PEGDA) e trietileno glicol dimetacrilato (TEGDMA), a partir da redução in situ do precursor tenoiltrifluoroacetona de zinco [Zn(HTTA)2] em sistema de refluxo de hidrazina. Os filmes poliméricos, puros e dopados, apresentaram elevada transparência e foram caracterizados por diversas técnicas físico-químicas, tais como a difratrometria de raios-X (DRX), análises termogravimétricas (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), a microscopia eletrônica de varredura (MEV), a espectroscopia fotoacústica (PAS), a espectroscopia do infravermelho (FTIR), a espectroscopia fotoluminescente (PL) e a espectroscopia de fluorescência resolvida no tempo (FRT). Pelas análises de FTIR verificou-se o efeito sinergético do sistema PC/PMMA e PEGDA/TEGDMA, assim como a incorporação dos devidos dopantes. A partir das análises térmicas, é possível verificar uma aparente miscibilidade entre as blendas e os copolímeros acrílicos, bem como aumento da estabilidade térmica do hospedeiro devido à incorporação do dopante. Análises de DRX verificaram a formação da estrutura hexagonal Wurtzite das nanopartículas ZnO sem afetar a estrutura cristalina da matriz polimérica. Estudos realizados por espectroscopia PAS, PL e FRT evidenciaram que os dopantes foram efetivamente incorporados às matrizes poliméricas, apresentando transições eletrônicas dos íons metálicos Ln3+ e Zn2+, sugerindo que as matrizes poliméricas agem como sensitibilizante.
Abstract: Many areas of science have recently shown a growing interest in developing methods for obtaining new materials emitting electromagnetic radiation in the UV /VIS region based on electronic transitions of metal ions using different polymeric materials as hosts. In this thesis, the synthesis, production and characterization of photoluminescent copolymer materials obtained from two different doping processes are presented: (1) using organic ß-diketonate complexes of rare earths and (2) by the in situ reduction of zinc oxide nanoparticles. Initially, the methods are described for the production of films of blends with different mass fractions between bisphenol-A polycarbonate (PC) and poly (methyl methacrylate) (PMMA) doped with lanthanide (III) acetylacetonate complexes [Ln(ACAC)3; Ln = Er, Tb, Dy, I] and europium (III) thenoyltrifluoroacetonate [Eu(TTA)3], and steps to obtain zinc oxide (ZnO) nanoparticles grafted on acrylic copolymer matrix of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) and triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) from the in situ reduction of precursor zinc thenoyltrifluoroacetonate [Zn(HTTA)2] in hydrazine reflux system. Pure and doped polymer films have high transparency and were characterized by various physico-chemical techniques, such as X-ray diffractrometry (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM), Photoacoustic Spectroscopy (PAS), Infrared Spectroscopy (FTIR), Photoluminescence spectroscopy (PL) and Time Resolved Fluorescence (TRF). The analysis of FTIR verified the synergetic effect system PC/PMMA and PEGDA/TEGDMA, and the incorporation of appropriate dopants. From the thermal analysis, we can note an apparent miscibility between the acrylic copolymers and blends, as well as increased thermal stability of the host due to the incorporation of the dopant. XRD analysis verified the formation of hexagonal wurtzite structure of ZnO nanoparticles without affecting the crystallinity of the polymer matrix. Studies by PAS spectroscopy, PL and FRT showed that the dopants were effectively incorporated into polymer matrices, with electronic transitions of metal ions Ln3+ and Zn2+, suggesting that the polymer matrices act as an sensitizer. |