Síntese e caracterizações estruturais e espectroscópicas de vidros e vitrocerâmicas contendo partículas metálicas usando óxido de antimônio (III) como agente redutor

O presente trabalho trata da preparação de vidros baseados em polifosfatos de sódio (NaPO3)n contendo óxidos de antimônio (III) e cobre (II), onde a presença do agente redutor α-Sb2O3 foi responsável pelos processos de oxi-redução: Cu2+→ Cu+→Cu0 durante a síntese dos vidros a 1000°C. Os resultados d...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Franco, Douglas Faza lattes
Orientador/a: Silva, Mauricio Antonio Pereira da lattes
Co-advisor: Sant'Ana, Antonio Carlos lattes
Banca: Andrade, Gustavo Fernandes Souza lattes, Machado, Flávia Cavalieri lattes, Nalin, Marcelo lattes, Poirier, Gaël Yves lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Portugês:
SEF
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/312
Resumo Português:O presente trabalho trata da preparação de vidros baseados em polifosfatos de sódio (NaPO3)n contendo óxidos de antimônio (III) e cobre (II), onde a presença do agente redutor α-Sb2O3 foi responsável pelos processos de oxi-redução: Cu2+→ Cu+→Cu0 durante a síntese dos vidros a 1000°C. Os resultados de medidas de absorção de Raios X próxima a borda K do Cu (XANES) e de espectroscopia Eletrônica forneceram informações valiosas sobre a existência de partículas metálicas nos vidros com dimensões nanométricas. Este resultado mostra a possibilidade de se obter nanopartículas metálicas de Cu0 durante a etapa de fusão dos vidros sem a necessidade de tratamentos térmicos dos materiais em temperaturas próximas a transição vítrea. A síntese de diferentes fases cristalinas do óxido de antimônio (III): α-Sb2O3, α-Sb2O4, β-Sb2O4 e β-Sb2O3, por meio de diferentes tratamentos isotérmicos possibilitou o estudo via espectroscopia Raman e Difração de Raios X por policristais destes compostos. O diagrama de composição ternário para os vidros (0,9-x)NaPO3-xSb2O3-0,1CuO mostra as diferentes regiões de domínio vítreo de formação de vidros estáveis. O estudo espectroscópico dos vidros (0,9-x)NaPO3-xSb2O3-0,1CuO contendo nanopartículas metálicas de Cu0 dopados com 0,5 mol% de Er2O3 foi realizado via espectroscopia de Fluorescência usando diferentes radiações excitantes: 532, 633 e 785 nm. O mapeamento Raman dos vidros mostrou a intensificação da fluorescência dos íons Er3+, tanto pelo efeito da mudança do ambiente químico ao redor do íon Er3+ (cristalização) quanto pela transferência de energia dos plasmons de superfície excitados para os níveis de energia do íon terra-rara (SEF – Surface-Enhanced Fluorescence). Além disso, vidros contendo nanopartículas metálicas de Cu0 apresentaram resultados satisfatórios quando a possibilidade de utilização como substratos SERS (Surface-Enhanced Resonance Spectroscopy), sendo observada a intensificação do sinal Raman dos modos vibracionais da o-fenilenodiamina usando o vidro x = 0,6 como substrato.
This Thesis deals with the preparation of glasses based on sodium polyphosphate, containing antimony (III) and copper (II) oxides. The presence of α-Sb2O3 reducing agent was responsible for redox processes: Cu 2+→ Cu+→ Cu0 during synthesis of the glasses at 1000°C. The results of X-ray absorption measurements near the K edge of Cu (XANES) and electronic spectroscopy provided valuable information on the presence of metallic particles in glasses with nanometric dimensions. This result shows the possibility of obtaining metallic Cu nanoparticles during the melting step of glass preparation, without the need for posterior treatments. The synthesis of the different crystal phases of antimony (III) oxide, i.e., α-Sb2O3, α-Sb2O4, β-Sb2O4 and β-Sb2O3, through different isothermal treatments enabled the study through Raman spectroscopy and X-ray Diffraction. The ternary composition diagram for glass NaPO3-Sb2O3-CuO shows the different regions of vitreous domain. The spectroscopic study of glasses (0.9-x)NaPO3- xSb2O3-0,1CuO, containing Cu nanoparticles doped with 0.5 mol% of Er2O3 was realized by fluorescence spectroscopy using different exciting radiation: 532, 633 and 785 nm. The Raman mapping of these glasses showed the intensification of fluorescence of Er3+ ions, both the effect of changing the chemical environment around the Er3+ ion (crystallization) as the energy transfer from the excited surface plasmons for energy rare-earth ion levels (SEF - Surface-Enhanced Fluorescence). Additionally, glasses containing Cu nanoparticles showed satisfactory results of use as SERS substrates (Surface-Enhanced Resonance Spectroscopy), with the observed enhancement of the Raman signal of the vibrational modes of using phenylenediamine and the glass with x = 0.6 as substrate.