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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.75.2015.tde-13052015-080852
Document
Author
Full name
Avelardo Urano de Carvalho Ferreira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2015
Supervisor
Committee
Cavalheiro, Carla Cristina Schmitt (President)
Oliveira, Hueder Paulo Moisés de
Venâncio, Tiago
Albuquerque, Rodrigo Queiroz de
Tabak, Marcel
Title in Portuguese
Estudo das interações entre o corante catiônico auramina O e partículas de argila em suspensão aquosa
Keywords in Portuguese
Argila
auramina O
corante
fluorescência
Abstract in Portuguese

Este trabalho teve por objetivo estudar as interações do corante auramina O em suspensões aquosas de argilas naturais e sintéticas, correlacionando as diferenças de comportamento do corante com as propriedades das argilas estudadas. Estes sistemas podem ser futuramente empregados no desenvolvimento de materiais híbridos corante-argila fotoativos. A Auramina O foi estudada nas argilas, utilizando-se espectroscopia de absorção molecular na região do UV - visível e técnicas de fluorescência estática e dinâmica. A fluorescência da Auramina O aumenta após a adição do corante na argila, devido à adsorção das moléculas de corante na superfície externa das argilas, que restringe o movimento de torção da Auramina. Em períodos mais longos, as moléculas do corante migram para a região interlamelar das partículas de argila. A agregação das moléculas de corante pode ocorrer na região interlamelar, conduzindo à diminuição da emissão de fluorescência. Os rendimentos quânticos de fluorescência (ΦF) da auramina O nas argilas montmorilonitas naturais SAz-1, SWy-1, e nas argilas sintéticas Syn-1 e Laponita RDS são 0,015; 0,007; 0,016 e 0,017, respectivamente. Estes valores são maiores do que o rendimento quântico de fluorescência (ΦF) da auramina em solução aquosa e são da mesma ordem de grandeza do ΦF encontrado para solventes viscosos investigados como n-hexanol e n-heptanol (0,014 e 0,015). Estudos de espectroscopia de fluorescência resolvidos no tempo da Auramina adsorvida em argilas revelaram decaimentos multiexponenciais com componentes nas faixas de 25-36 ps, 219-362 ps e 1300-1858 ps. Os componentes de vida curtos podem ser atribuídos às espécies ligadas à superfície externa e os componentes de maior tempo de vida são atribuídos a moléculas do corante nos espaços interlamelares, que interagem fortemente com a argila. Parece claro que, a adsorção da Auramina nas argilas provoca uma redução significativa da taxa de conversão interna que envolve a difusão de rotação, de modo que o corante é bloqueado em uma geometria desfavorável para a conversão conformacional interna.

Title in English
Interaction of Auramine O with montmorillonite and hectorite clays
Keywords in English
auramine O
Clay
dye
fluorescence
Abstract in English

This thesis aims to study the auramine dye interactions in the aqueous suspensions of natural and synthetic clays, correlating dye behavioral differences with the properties of the studied clays. The spectroscopic behavior of Auramine O in aqueous suspensions of montmorillonite clays was studied using absorption and static and dynamic fluorescence techniques. The fluorescence of Auramine O increases immediately after mixing the dye solution with the suspension of clay due to its adsorption on the external surface of the clays, which restricts the torsional molecular motion of Auramine. At longer times, the dye molecules migrate into the interlamellar region of the clay particles. Aggregation of the dye molecules can occur in the interlayer region, leading to the decrease of the fluorescence emission. The fluorescence quantum yields (ΦF) of auramine O on the natural montmorillonites SAz-1, SWy-1, Syn-1 and Laponite clays were 0.015, 0.007, 0.016 and 0.017, respectively. These values are higher than the ΦF of auramine O in aqueous solution and are of the same order of magnitude of the ΦF found for viscous solvents such as n-hexanol and n-heptanol (0.014 and 0.015). Time-resolved fluorescence spectroscopy studies of adsorbed Auramine on clays revealed multi-exponential decays with components in the 25-36 ps, 219-362 ps and 1300-1858 ps ranges. The short-lived components can be attributed to species bound to external surface and the longer lifetime is assigned to dye molecules in interlayer spaces interacting strongly with the clay. It seems clear that the binding of Auramine to clays causes a significant reduction of the rate of internal conversion that does involve rotational diffusion, so that the clay will be locked in a conformational geometry unfavorable for internal conversion.

 
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Publishing Date
2015-05-15
 
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