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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2020.tde-06082021-103922
Document
Author
Full name
Ayla Roberta Borges da Silva Galaço
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2020
Supervisor
Committee
Oliveira, Marcelo Firmino de (President)
Alves Junior, Severino
Freire, Ricardo Oliveira
Lima, Juliana Fonseca de
Title in Portuguese
Redes metalo-orgânicas contendo íons lantanídeos: MOFs e LOFs
Keywords in Portuguese
LOFs
Luminescência
MOFs
Terras raras
Abstract in Portuguese
Esta tese foi subdividida em 3 partes, as quais originaram os trabalhos publicados. A primeira parte consistiu em utilizar espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN de 1H e 13C) para investigação dos constituintes de MOFs (Metal Organic Frameworks) e compostos de coordenação sintetizados em condições solvotérmicas. Foi possível a elucidação dos ligantes em compostos paramagnéticos contendo os íons Cu2+ (d9), Gd3+ (f7), Eu3+ (f6), Fe3+ (d5), após tratamento com resina catiônica. Comprovamos a eficiência de duas pós modificações de MOFs, técnica conhecida por PSM (pós modificação), no MOF de Zn2+ (d10) diamagnético, IRMOF-3, utilizando isocianato de etila e brometo de benzila como modificadores. Na segunda parte sintetizamos em condições hidrotérmicas o polímero de coordenação tridimensional [Eu(ptc).3H2O]n e caracterizamos por análises térmicas, difração de raios-X em pó e infravermelho. O composto cristalizou com parâmetros celulares a =12,127, b = 7,409 e c = 13,672 Å e volume = 1220,77 Å3. Realizamos um estudo experimental e teórico para elucidar a estrutura de LOFs isoreticulares (IR) por meio do modelo químico quântico Sparkle/PM3. Pela primeira vez, os parâmetros de intensidade (Ω2, Ω4 e Ω6) da LOF [Eu(ptc).3H2O] foram calculados usando a estrutura obtida no Sparkle/PM3 e empregados para determinar a transferência de energia (WET). Os parâmetros de intensidade foram usados para prever a taxa de decaimento radiativo. Por fim, na última parte, utilizamos um complexo luminescente, dibenzoilmetano(dbm)-Eu-EDTA, para a quantificação de um dos herbicidas mais utilizados no mundo, o glifosato (GLY). A técnica foi baseada no processo de quenching da luminescência do complexo. Foi possível determinar concentrações de GLY com sucesso em faixas que variaram de 5.10-7 a 10-5 mol.L-1. Métodos teóricos (LUMPAC) também foram utilizados para identificar a estrutura mais provável dos complexos em solução. Também demonstramos que os MOFs HKUST-1 e IRMOF-3, facilmente sintetizados, adsorvem efetivamente o GLY em água em cerca de 30 minutos de contato.
Title in English
Metal Organic Frameworks with lanthanoids: MOFs and LOFs
Keywords in English
LOFs
Luminescence
MOFs
Rare earths
Abstract in English
This thesis was subdivided into 3 parts, which originated the published works. The first part consisted of using nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H and 13C NMR) to investigate the constituents of MOFs (Metal Organic Frameworks) and coordination compounds synthesized under solvothermal conditions. It was possible to elucidate the ligands in paramagnetic compounds containing the Cu2+ (d9), Gd3+ (f7), Eu3+ (f6), Fe3+ (d5) ions, after treatment with cationic resin. We proved the efficiency of two post modifications of MOFs, a technique known as PSM (post modification), in the MOF of Zn2+ (d10) diamagnetic, IRMOF-3, using ethyl isocyanate and benzyl bromide as modifiers. In the second part, we synthesized by hydrothermal conditions the three-dimensional coordination polymer [Eu(ptc).3H2O]n and characterized by thermal analysis, X-ray powder diffraction and infrared. The compound crystallized with cellular parameters a = 12.127, b = 7.409 and c = 13.672 Å and volume = 1220.77 Å3. We performed an experimental and theoretical study to elucidate the structure of isoreticular LOFs (IR) using the quantum chemical model Sparkle/PM3. For the first time, the intensity parameters (Ω2, Ω4 and Ω6) of the LOF [Eu(ptc).3H2O] were calculated using the structure obtained in Sparkle/PM3 and used to determine the energy transfer (WET). The intensity parameters were used to predict the rate of radiative decay. Finally, in the last part, we used a luminescent complex, dibenzoylmethane (dbm)-Eu-EDTA, for the quantification of one of the most used herbicides in the world, glyphosate (GLY). The technique was based on the luminescence quenching process. It was possible to determine GLY concentrations successfully in ranges ranging from 5.10-7 to 10-5 mol.L-1. Theoretical methods (LUMPAC) were also used to identify the most likely structure of the complexes in solution. We also demonstrated that MOFs HKUST-1 and IRMOF-3, easily synthesized, effectively adsorb GLY in water in about 30 minutes of contact.
 
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Publishing Date
2021-08-09
 
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