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  • JULIANA SOUZA SILVA DE PAULA

    SNTESE E CARACTERIZAO DE MATERIAIS BASE DE Al2O3-

    SiO2 CONTENDO Eu3+ E PRATA

    So Joo del-Rei

    Fevereiro de 2017

    Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao Multicntrico em Qumica de Minas Gerais da Universidade Federal de So Joo del-Rei, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Mestre em Qumica.

    Orientador: Prof. Dr. Jefferson Luis Ferrari

    Coorientador: Prof. Dr. Marco Antnio Schiavon

  • DEDICATRIA

    Aos meus pais,

    Que desde cedo me ensinaram a sempre ir

    atrs dos meus objetivos e

    nunca desistir diante

    das dificuldades.

  • EPGRAFE

    Ter desafios o que faz a vida interessante e super-los o que faz a vida ter sentido.

    Joshua J. Marine.

    A cabea que encontra a soluo a mesma que elabora o problema

    Leandro Karnal.

    Dificuldades preparam pessoas comuns para destinos extraordinrios.

    C. S. Lewis.

  • AGRADESCIMENTOS

    Agradeo primeiramente a Deus por sempre estiveram ao meu lado ajudando-me a superar

    todas as dificuldades, por ser minha fortaleza, meu sustento nos momentos em que achei que

    no poderia dar conta desse desafio, por sempre soprar aos meus ouvidos que sou capaz, que

    ele me ergueu pra vencer.

    Tudo neste mundo tem o seu tempo;

    Cada coisa tem sua ocasio.

    H tempo de nascer e tempo de morrer;

    Tempo de plantar e tempo de arrancar;

    Tempo de matar e tempo de curar;

    Tempo de derrubar e tempo de construir (Eclesiastes 3:1,3.)

    A minha me Zulmira por sempre confiar na minha capacidade, por todo apoio e oraes,

    por me ensinar a ser forte e no me deixar menosprezar, meu exemplo de vida e hombridade,

    mulher nordestina, batalhadora, forte como uma palmeira que se enverga com a tempestade,

    mas, no cai, pois tem razes forte fincadas ao cho. Te amo!

    Ao meu pai Beraldo por me ensinar a lutar, a no ter medo da vida, a enfrentar tudo com

    dignidade e peito aberto, por me mostrar que no devemos ter medo do fracasso, pois s

    vence quem ousa. Muito obrigada por tornar toda a minha trajetria mais fcil e acreditar

    em mim, tenho muito orgulho de ser sua filha. Te amo!

    Aos meus irmos Cristina e Antoniel por todo apoio e amizade, por se orgulharem de mim e

    fazerem dos meus dias mais especiais, pois, mesmo de longe sinto o quanto vocs esto

    presentes em minha vida, e apesar de s vezes nos desentendermos sei o quanto vocs me

    amam e saibam que amo muito vocs tambm.

    Ao meu marido Allan Petter, por todo companheirismo, compreenso por perdoar as minhas

    faltas e me ajudar com os servios domsticos, por me acalmar nas horas de desesperos e

    angstias, por sempre confiar em mim e me amar incondicionalmente. Meu amor saiba que

    sem voc esta caminhada seria mais pesada, esta vitria tambm sua. Te amo!

    Ao meu orientador Prof. Dr. Jefferson Luis Ferrari por todo ensinamento, pacincia e

    compreenso, sei que para voc no foi muito fcil me orientar, que foi um desafio imenso

    trabalhar comigo. Com voc aprendi a enxergar a Qumica de uma forma mais dinmica, e

  • espero um dia ser pelo menos um tero do profissional que voc . Obrigada pelos

    ensinamentos, puxes de orelha, conselhos e tambm pelos momentos de descontrao.

    Quero aproveitar o momento para pedir desculpas por minhas falhas tambm. Te admiro

    muito. Obrigada por tudo.

    Ao meu coorientador Prof. Dr. Marco Antnio Schiavon, por contribuir grandiosamente com

    esse trabalho e por ter sido o primeiro a abrir as portas da pesquisa para mim. Lembro-me

    como se fosse hoje o dia que te procurei para pedir pra fazer iniciao cientfica com voc no

    primeiro perodo da graduao e j com o tema escolhido. Voc riu de mim, mas, mesmo

    assim me encheu de artigos para ler durante as frias e a partir da iniciou minha admirao

    por voc, que mesmo com todas as dificuldades que passei durante minha caminhada

    acadmica ainda assim voc me deu um voto de confiana. Obrigada por tudo, tenho uma

    imensa admirao por voc.

    Ao Prof. Dr. Marcelo Valle, por ter sido sempre to gentil e prestativo, ajudando e

    resolvendo tudo sempre com muita prontido e profissionalismo. Obrigada por tudo.

    Ao Programa de Ps-Graduao Multicntrico em Qumica de Minas Gerais e todo corpo

    docente pelos ensinamentos.

    Ao GPQM pelo apoio, conselhos e brincadeiras, em especial a Carol, Roberto, Letcia, Ana

    Beatriz, Leonardo, Rafael e Daiane.

    Aos meus amigos Kayo, Rafaella Martins, Monique Flvia e Tianna por todo apoio desde a

    graduao, vocs fazem parte da minha trajetria. A Carolina Martucelli por todo apoio e

    amizade e a todos os amigos que fiz durante essa jornada. Obrigada por tudo.

    Aos tcnicos Giordane, Helena, Paulinha e Raul pelas anlises e por todo apoio e

    considerao por mim.

    A todos os funcionrios da portaria e da faxina aos quais tive o prazer de conviver durante

    todos esses anos. Obrigada pela gentileza e amizade.

    Agradeo tambm ao Prof. Dr. Arnaldo, a Prof. Dr. Patrcia Martelli e ao Prof. Dr. Marcos

    Couto por aceitarem participar da banca de qualificao e da dissertao.

    A todos os meus amigos que compreenderam minhas faltas nas reunies de finais de semana.

    Obrigada por tudo.

  • Resumo

    A incorporao de ons Terras Raras (TR3+) em pequenas fraes em matrizes hospedeiras,

    vem sendo estudadas por promover o aparecimento de propriedades relacionadas ao on TR3+

    de interesse. Neste sentido, a adio de Eu3+, em matrizes hospedeiras adequadas, as quais

    possuam baixa energia de fnons de rede, possibilita o aparecimento do fenmeno chamado

    de fotoluminescncia, promovendo intensa emisso na regio do vermelho do espectro

    eletromagntico quando excitados na regio do ultravioleta. Para melhorar as propriedades

    fotoluminescentes dos materiais, a introduo de partculas de metais nobres vem se

    destacando, um exemplo a utilizao de nanopartculas de prata em um sistema reacional. O

    Eu3+ possui emisso principal em torno de 612 nm, (dipolo-eltrico) considerada

    hipersensvel as alteraes do campo local incluindo as promovidas pela presena da prata. O

    presente trabalho buscou a obteno e caracterizao do sistema binrio Al2O3-SiO2 contendo

    Eu3+ na presena e ausncia de prata sintetizado utilizando a metodologia sol-gel variando a

    proporo molar de Si4+: Al3+ de 90:10, 70:30, 50:50% em mol respectivamente e suas

    propriedades pticas, estruturais e espectroscpicas foram estudadas. A quantidade de Eu3+ e

    prata foram fixadas em 1% mol em relao ao nmero total de mols de [Si4++ Al3+] nos

    sistemas. Os xerogis foram tratados termicamente em 800, 900, 1000 e 1100 C durante 4 h.

    Por termogravimetria (TGA/DTA) foi analisada a decomposio trmica dos materiais

    formados. Essa tcnica elucidou a relao entre o aumento da temperatura de tratamento

    trmico com a eliminao de grupos supressores da intensidade de fotoluminescncia. Por

    espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (IVTF) foi observada bandas

    referentes s vibraes de grupos como, Si-O-Si, Al-O, relacionada com a formao do

    sistema binrio Al2O3-SiO2 e grupos como O-H, C-H que podem atuar como supressores da

    fotoluminescncia do estado excitado via processo no radiativo. Os resultados de

    difratometria de Raio-X (DRX) evidenciaram a formao da fase cristalina -Al2O3. As

    anlises de espectroscopia de fotoluminescncia permitiram observar a incorporao de ons

    Eu3+ no sistema binrio. Todos os materiais obtidos neste trabalho mostraram intensa emisso

    na regio do vermelho devido transio 5D07F2 do Eu

    3+. O tempo de vida do estado

    excitado mostrou ser dependente da temperatura de tratamento trmico e quantidade de prata.

    Os materiais obtidos neste trabalho exibiram grande absoro na regio do ultravioleta

    promovendo intensa emisso na regio do visvel, tornando-os potenciais candidatos para

    aplicaes em dispositivos fotnicos (materiais que tem a capacidade de atuar sobre ftons em

    dispositivos pticos).

  • Abstract

    The incorporation of rare earth (RE3 +) ions into small fractions in host matrices has

    been studied for promoting the appearance of properties related to the RE3 + ion of interest. In

    this sense, the addition of Eu3 +, in suitable host matrices, which have low energy of network

    phonons, allows the appearance of the phenomenon called photoluminescence, promoting

    intense emission in the red region of the electromagnetic spectrum when excited in the

    ultraviolet region. To improve the photoluminescent properties of materials, the introduction

    of noble metal particles has been emphasizing, an example is the use of silver nanoparticles in

    a reaction system. The Eu3 + has a main emission around 612 nm, (dipole-electric) considered

    to be hypersensitive to local field changes including those promoted by the presence of silver.

    The present work sought to obtain and characterize the Al2O3-SiO2 binary system containing

    Eu3 + in the presence and absence of silver synthesized using the sol-gel methodology, varying

    the molar ratio of Si4 +: Al3 + to 90:10, 70:30, 50: 50% in mol respectively and their optical,

    structural and spectroscopic properties were studied. The amount of Eu3 + and silver were

    fixed at 1 mol% relative to the total number of moles of [Si4 ++ Al3 +] in the systems. The

    xerogels were thermally treated at 800, 900, 1000 and 1100 C for 4 h. By thermogravimetry

    (TGA / DTA) the thermal decompositio