Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo916_1.pdf: 2189543 bytes, checksum: 60637bb20541dfa5fcc57803f9b827d0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Compostos com íons lantanídeos foram estudados, com métodos de química quântica, sob diferentes aspectos: i) inclusão dos orbitais 5s e 5p no modelo INDO/S e ii) propriedades estruturais e espectroscópicas aplicadas à luminescência e catálise. Na parte (i), modificou-se o programa ZINDO para incluir os orbitais 5s e 5p explicitamente no modelo INDO/S, uma vez que, em trabalho anterior, mostrou-se que o modelo original era inadequado para descrever as transições f-f, pois as energias apresentavam variações de até 3.000 cm 1 em função de pequenas modificações estruturais no complexo [Eu(H2O)8]3+, provavelmente, devido aos elétrons 5s2 e 5p6 terem sido parametrizados implicitamente no modelo e, portanto, não exercerem efeitos de blindagem sobre os elétrons 4f. Os resultados mostram que foi obtido um efeito expressivo de blindagem com a inclusão explícita dos elétrons 5s2 e 5p6, com variações menores que 500 cm 1 para o novo conjunto de parametrização. Estes resultados promissores levam à perspectiva de uma parametrização mais abrangente e generalização para a série completa dos lantanídeos. A parte (ii) tem quatro seções: 1) foi testada uma nova metodologia, utilizando métodos quânticos, para a obtenção das energias dos estados de transferência de carga ligante-metal (LMCT). Resultados semiquantitativos foram obtidos para os complexos criptatos [Eu (2.2.1)]3+ (2.2.1 = 4,7,13,16,21-penta-oxo-1,10-diazobiciclo[ 8.8.5]tricosano) e [Eu (2.2.2)]3+ (2.2.2 = 4,7,13,16,21,24-hexa-oxo-1,10-diazobiciclo[ 8.8.8]hexacosano), bem como os complexos [Eu(H2O)n]3+ e [Eu(H2O)9-n(OH)m]3 m; 2) foram estudados, com métodos ab initio e INDO/S-CIS, complexos de Eu(III) com os ligantes o-fenantrolina e éter 12-coroa-4, e a possibilidade de coordenação dos contra-íons F , Cl , Br , − 4 ClO , − 3 NO e SCN ; além de H2O, pois observou-se experimentalmente mudanças espectrais em função do contra-íon utilizado. Os cálculos das estruturas moleculares e níveis de energia tripletos indicaram correlações com as variações espectrais observadas; 3) estudos similares de complexos de Eu(III) e Tb(III) com ligantes derivados da 2-hidroxi-isoftalamida (IAM) substituídos com: H, F, Cl, Br, OCH3, NO2, SO3H, OH e (C=O)NHCH3, foram realizados, contudo, não foi possível estabelecer correlações entre as energias dos estados excitados dos ligantes e os diferentes rendimentos quânticos observados experimentalmente e calculados; 4) a hidrólise do éster de fosfato 8-quinolil hidrogenofosfato mediada por íons Ln(III) foi estudada com métodos quânticos levando à determinação da origem da ação catalítica desses íons através da análise dos estados de transição

Os materiais CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W e Mo) foram preparados pelo método da coprecipitação acoplado ao método ultrassônico a fim de estudar suas aplicações em materiais fotônicos aplicados em LEDs. Após a reação de precipitação, o material foi filtrado sob pressão reduzida, lavado com água destilada, seco e armazenado em dessecador a vácuo. Esses materiais sem tratamento térmico se mostraram como pós brancos, de aspecto uniforme, cristalinos, não higroscópicos e insolúveis em solventes polares e apolares. Após a síntese, os materiais foram submetidos a tratamento térmico em forno resistivo (1000 °C / 3 h) e sob radiação micro-ondas (5 min; ~1100 °C e 22 min; ~1200 °C). Este método oferece muitas vantagens se comparado aos métodos convencionais, tais como: método simples de operação, baixo custo, tempo curto de síntese e procedimento ambientalmente correto. Os materiais tratados sob altas temperaturas foram comparados com aqueles materiais sem tratamento térmico. Os materiais foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), análise termogravimetria (TG), difratometria de raios X - método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS). Os picos dentro do difratograma de raios X foram indexados na estrutura tetragonal scheelita I41/a. As propriedades fotoluminescentes dos compostos Ca(MO4) (M: W e Mo) dopados com Dy3+ e codopados com Eu3+ foram investigadas com base nas transições intraconfiguracionais 4f dos íons TR3+. Os espectros de excitação apresentaram bandas largas na região do UV, atribuídas às bandas de transferência de carga LMCT O→W; O→Mo e O→Eu3+. Os espectros de excitação dos fósforos dopados com Tb3+ apresentaram as bandas de absorção largas atribuídas à transferência de carga LMCT O→W6+ (5d) e O→Mo6+ (4d) sobrepostas às transições 4f8→4f75d1 do íon Tb3+ e também picos finos oriundos das transições 4f referentes aos íons Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) e Dy3+ (4f9). O material CaWO4:Eu3+ submetido a tratamento térmico em forno resistivo (1000 °C / 3 h) apresentou o fenômeno da luminescência persistente de cor vermelha. O material triplamente dopado CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ apresentou cores ajustáveis, indo do branco quente ao branco frio, com grande potencial para aplicação em materiais fotônicos para iluminação no estado sólido. Também, os materiais CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ e Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W e Mo) foram montados a base de um polímero óptico de silicone e utilizando um LED de GaN de alta potência, gerando luz branca fria e quente de altas intensidades. As coordenadas CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) sugerem emissões multicolores dos sistemas dopados com diferentes íons TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. Esses materiais se mostraram promissores em aplicação de materiais de iluminação do estado sólido, com a vantagem de serem preparados de forma rápida, em poucas etapas, com alto rendimento e serem ambientalmente amigáveis. / The materials CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W and Mo) were prepared by the coprecipitation and ultrasonic method in order to study their applications in photonic materials applied in LEDs. After the precipitation reaction, the material was filtered under reduced pressure, washed with distilled water, dried and stored in vacuum desiccator. These as prepared materials were shown to be white powders, uniform in appearance, crystalline, non-hygroscopic and insoluble in polar and apolar solvents. After the synthesis the materials were submitted to thermal treatment in resistive furnace (1000 °C / 3 h) and also under microwave radiation (5 min; 1100 °C e 22 min; 1200 °C). This method offers many advantages compared to conventional methods, such as: simple operation method, low cost, brief synthesis time and environmentally correct procedure. The materials treated under high temperatures were compared with those materials without heat treatment. In the characterization of these phosphors, the following techniques were used: infrared (IR) absorption spectroscopy, thermogravimetric (TG) analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The X-ray diffraction peaks were indexed in the scheelite tetragonal structure. The photoluminescent properties of the compounds Ca(MO4) (M: W and Mo) Dy3+ doped and Eu3+ codoped were investigated based on the intraconfiguration transitions 4f of the TR3+ ions. Excitation spectra showed broad bands in the UV region attributed to the LMCT O → W charge transfer bands; O → Mo and O Eu3+. The excitation spectra of the phosphors doped with Tb3+ showed the wide absorption bands attributed to the charge transfer LMCT O2- (2p)W6+ (5d) and O2-(2p)Mo6+ (4d) overlapping the transitions 4f8→4f75d1 of Tb3+ ion and also fine peaks originating from the 4f transitions referring to ions Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) and Dy3+ (4f9). The CaWO4:Eu3+ material submitted to thermal treatment in a resistive oven (1000 °C / 3 h) exhibited the phenomenon of persistent red color luminescence. The triply-doped CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ showed color matching, ranging from warm white to cool white, promising to be an excellent material to be applied in photonic materials for solid state lighting. Also, the materials CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ and Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W and Mo) were assembled on the basis of a silicone optical polymer and using a high power GaN LED, generating warm white and cold white light of high intensities. The CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) coordinates suggest multicolored emissions of multicolor systems doped with various TR3+ ions: TR3+: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. These materials have proven to be promising in the application of solid state lighting materials, with the advantage of being quickly prepared, in a few steps, high performance and environmentally friendly.

Os materiais CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W e Mo) foram preparados pelo método da coprecipitação acoplado ao método ultrassônico a fim de estudar suas aplicações em materiais fotônicos aplicados em LEDs. Após a reação de precipitação, o material foi filtrado sob pressão reduzida, lavado com água destilada, seco e armazenado em dessecador a vácuo. Esses materiais sem tratamento térmico se mostraram como pós brancos, de aspecto uniforme, cristalinos, não higroscópicos e insolúveis em solventes polares e apolares. Após a síntese, os materiais foram submetidos a tratamento térmico em forno resistivo (1000 °C / 3 h) e sob radiação micro-ondas (5 min; ~1100 °C e 22 min; ~1200 °C). Este método oferece muitas vantagens se comparado aos métodos convencionais, tais como: método simples de operação, baixo custo, tempo curto de síntese e procedimento ambientalmente correto. Os materiais tratados sob altas temperaturas foram comparados com aqueles materiais sem tratamento térmico. Os materiais foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), análise termogravimetria (TG), difratometria de raios X - método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS). Os picos dentro do difratograma de raios X foram indexados na estrutura tetragonal scheelita I41/a. As propriedades fotoluminescentes dos compostos Ca(MO4) (M: W e Mo) dopados com Dy3+ e codopados com Eu3+ foram investigadas com base nas transições intraconfiguracionais 4f dos íons TR3+. Os espectros de excitação apresentaram bandas largas na região do UV, atribuídas às bandas de transferência de carga LMCT O→W; O→Mo e O→Eu3+. Os espectros de excitação dos fósforos dopados com Tb3+ apresentaram as bandas de absorção largas atribuídas à transferência de carga LMCT O→W6+ (5d) e O→Mo6+ (4d) sobrepostas às transições 4f8→4f75d1 do íon Tb3+ e também picos finos oriundos das transições 4f referentes aos íons Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) e Dy3+ (4f9). O material CaWO4:Eu3+ submetido a tratamento térmico em forno resistivo (1000 °C / 3 h) apresentou o fenômeno da luminescência persistente de cor vermelha. O material triplamente dopado CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ apresentou cores ajustáveis, indo do branco quente ao branco frio, com grande potencial para aplicação em materiais fotônicos para iluminação no estado sólido. Também, os materiais CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ e Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W e Mo) foram montados a base de um polímero óptico de silicone e utilizando um LED de GaN de alta potência, gerando luz branca fria e quente de altas intensidades. As coordenadas CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) sugerem emissões multicolores dos sistemas dopados com diferentes íons TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. Esses materiais se mostraram promissores em aplicação de materiais de iluminação do estado sólido, com a vantagem de serem preparados de forma rápida, em poucas etapas, com alto rendimento e serem ambientalmente amigáveis. / The materials CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W and Mo) were prepared by the coprecipitation and ultrasonic method in order to study their applications in photonic materials applied in LEDs. After the precipitation reaction, the material was filtered under reduced pressure, washed with distilled water, dried and stored in vacuum desiccator. These as prepared materials were shown to be white powders, uniform in appearance, crystalline, non-hygroscopic and insoluble in polar and apolar solvents. After the synthesis the materials were submitted to thermal treatment in resistive furnace (1000 °C / 3 h) and also under microwave radiation (5 min; 1100 °C e 22 min; 1200 °C). This method offers many advantages compared to conventional methods, such as: simple operation method, low cost, brief synthesis time and environmentally correct procedure. The materials treated under high temperatures were compared with those materials without heat treatment. In the characterization of these phosphors, the following techniques were used: infrared (IR) absorption spectroscopy, thermogravimetric (TG) analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The X-ray diffraction peaks were indexed in the scheelite tetragonal structure. The photoluminescent properties of the compounds Ca(MO4) (M: W and Mo) Dy3+ doped and Eu3+ codoped were investigated based on the intraconfiguration transitions 4f of the TR3+ ions. Excitation spectra showed broad bands in the UV region attributed to the LMCT O → W charge transfer bands; O → Mo and O Eu3+. The excitation spectra of the phosphors doped with Tb3+ showed the wide absorption bands attributed to the charge transfer LMCT O2- (2p)W6+ (5d) and O2-(2p)Mo6+ (4d) overlapping the transitions 4f8→4f75d1 of Tb3+ ion and also fine peaks originating from the 4f transitions referring to ions Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) and Dy3+ (4f9). The CaWO4:Eu3+ material submitted to thermal treatment in a resistive oven (1000 °C / 3 h) exhibited the phenomenon of persistent red color luminescence. The triply-doped CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ showed color matching, ranging from warm white to cool white, promising to be an excellent material to be applied in photonic materials for solid state lighting. Also, the materials CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ and Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W and Mo) were assembled on the basis of a silicone optical polymer and using a high power GaN LED, generating warm white and cold white light of high intensities. The CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) coordinates suggest multicolored emissions of multicolor systems doped with various TR3+ ions: TR3+: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. These materials have proven to be promising in the application of solid state lighting materials, with the advantage of being quickly prepared, in a few steps, high performance and environmentally friendly.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we describe a theoretical study of lanthanide complexes with macrocyclic ligands. Spectroscopic properties of the cryptate [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O were investigated with semiempirical methodologies such as Sparkle, INDO/S-CIS, Judd- Ofelt model as well as Malta s models implemented in LUMPAC (Luminescence Package). This computational package has turned viable the purely theoretical design of highly luminescent lanthanide complexes. We initially looked for a calculation method that better reproduced the absorption spectrum of the cryptate, finding out that AM1-p was the best candidate. This method used Sparkle/AM1 together with INDO/S-CIS. In the sequence we tested LUMPAC s efficacy using a series of trisbipyridines and observed that the theoretical results were in good agreement to the experimental ones. Finally, we studied the cryptate EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O and its derivatives. The theoretical intensity parameters (= 2, 4, 6) of the cryptates revealed that Eu3+ ion lies in a weakly polarizable environment. The transfer rates clearly indicated that the energy transfer occurs predominantly from the ligand s triplet state to 5D1 and 5D0 levels belonging to Eu3+ ion. The low quantum yield values observed for all cryptates were probably due to a poor resonance between the ligand s triplet state and the emitting level from Eu3+. The most promising substituted cryptate was found to be [EuÌ3]3+, however the calculation of a cryptate conjugated with microcystin-LR did not show better results. In summary the results as a whole evidenced that the methodology employed is promising in predicting spectroscopic properties of lanthanide complexes. / Neste trabalho, realizamos um estudo teórico envolvendo complexos de lantanídeos com ligantes macrocíclicos. Investigamos as propriedades espectroscópicas do criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O utilizando metodologias semiempíricas, como os modelos Sparkle, INDO/S-CIS, o modelo de Judd-Ofelt e os modelos de Malta e colaboradores implementados no pacote computacional denominado LUMPAC Luminescence Package. Tal pacote tornou viável o procedimento de design puramente teórico de complexos de lantanídeos com elevada luminescência. Inicialmente buscamos a metodologia de cálculo mais adequada para o estudo, tomando como critério a reprodução do espectro de absorção do criptato, de tal forma que o método que apresentou o melhor perfil foi o AM1-p. Este método utilizou o Sparkle/AM1 em conjunto com a metodologia INDO/S-CIS. Em seguida, testamos a eficácia do pacote computacional LUMPAC usando uma série de trisbipiridinas, verificando que os resultados teóricos ficaram em acordo com os dados experimentais. Por fim, estudamos o criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O e seus derivados. Os parâmetros teóricos de intensidades (= 2, 4, 6) do criptatos revelaram que o íon Eu3+ está em um ambiente pouco polarizável. As taxas de transferência indicaram claramente que a transferência de energia ocorre predominantemente do estado tripleto do ligante para os níveis 5D1 e 5D0 do íon Eu3+. Os baixos valores observados para os rendimentos quânticos de todos os criptatos foram devidos a uma pobre ressonância entre o estado tripleto do ligante e o nível emissor do íon Eu3+. O criptato substituído mais promissor foi o [EuÌ3]3+, contudo os cálculos do criptato conjugado com a microcistina-LR, não se mostraram melhores. Tal fato pode ser explicado considerando-se que o acréscimo no rendimento quântico do criptato é da ordem do erro do modelo. Em suma, todo o conjunto de resultados evidenciou que a metodologia empregada é promissora com relação à previsão de propriedades espectroscópicas de complexos de lantanídeos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we describe a theoretical study of lanthanide complexes with macrocyclic ligands. Spectroscopic properties of the cryptate [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O were investigated with semiempirical methodologies such as Sparkle, INDO/S-CIS, Judd- Ofelt model as well as Malta s models implemented in LUMPAC (Luminescence Package). This computational package has turned viable the purely theoretical design of highly luminescent lanthanide complexes. We initially looked for a calculation method that better reproduced the absorption spectrum of the cryptate, finding out that AM1-p was the best candidate. This method used Sparkle/AM1 together with INDO/S-CIS. In the sequence we tested LUMPAC s efficacy using a series of trisbipyridines and observed that the theoretical results were in good agreement to the experimental ones. Finally, we studied the cryptate EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O and its derivatives. The theoretical intensity parameters (= 2, 4, 6) of the cryptates revealed that Eu3+ ion lies in a weakly polarizable environment. The transfer rates clearly indicated that the energy transfer occurs predominantly from the ligand s triplet state to 5D1 and 5D0 levels belonging to Eu3+ ion. The low quantum yield values observed for all cryptates were probably due to a poor resonance between the ligand s triplet state and the emitting level from Eu3+. The most promising substituted cryptate was found to be [EuÌ3]3+, however the calculation of a cryptate conjugated with microcystin-LR did not show better results. In summary the results as a whole evidenced that the methodology employed is promising in predicting spectroscopic properties of lanthanide complexes. / Neste trabalho, realizamos um estudo teórico envolvendo complexos de lantanídeos com ligantes macrocíclicos. Investigamos as propriedades espectroscópicas do criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O utilizando metodologias semiempíricas, como os modelos Sparkle, INDO/S-CIS, o modelo de Judd-Ofelt e os modelos de Malta e colaboradores implementados no pacote computacional denominado LUMPAC Luminescence Package. Tal pacote tornou viável o procedimento de design puramente teórico de complexos de lantanídeos com elevada luminescência. Inicialmente buscamos a metodologia de cálculo mais adequada para o estudo, tomando como critério a reprodução do espectro de absorção do criptato, de tal forma que o método que apresentou o melhor perfil foi o AM1-p. Este método utilizou o Sparkle/AM1 em conjunto com a metodologia INDO/S-CIS. Em seguida, testamos a eficácia do pacote computacional LUMPAC usando uma série de trisbipiridinas, verificando que os resultados teóricos ficaram em acordo com os dados experimentais. Por fim, estudamos o criptato [EuÌ(bipy)2py(CO2Et)2]3+.2H2O e seus derivados. Os parâmetros teóricos de intensidades (= 2, 4, 6) do criptatos revelaram que o íon Eu3+ está em um ambiente pouco polarizável. As taxas de transferência indicaram claramente que a transferência de energia ocorre predominantemente do estado tripleto do ligante para os níveis 5D1 e 5D0 do íon Eu3+. Os baixos valores observados para os rendimentos quânticos de todos os criptatos foram devidos a uma pobre ressonância entre o estado tripleto do ligante e o nível emissor do íon Eu3+. O criptato substituído mais promissor foi o [EuÌ3]3+, contudo os cálculos do criptato conjugado com a microcistina-LR, não se mostraram melhores. Tal fato pode ser explicado considerando-se que o acréscimo no rendimento quântico do criptato é da ordem do erro do modelo. Em suma, todo o conjunto de resultados evidenciou que a metodologia empregada é promissora com relação à previsão de propriedades espectroscópicas de complexos de lantanídeos.

Materiais luminescentes contendo íons terras raras (TR3+) dopados nas matrizes de tungstatos [WO4]2- têm se mostrado excelentes candidatos como fósforos. Portanto, neste trabalho os materiais MWO4:TR3+ (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+ e TR3+: Eu, Tb) foram preparados pelo método da coprecipitação com concentração de dopantes 0,1, 1,0, 5,0 e 10 % em mol. Este método comparado aos convencionais (cerâmico, combustão etc.), apresenta vantagens por ser um método simples de operação e rápido, baixo custo, preparado a temperatura ambiente, o processo de obtenção ambientalmente é correto e também produzem-se nanopartículas. Na caracterização destes fósforos foram utilizadas as técnicas: espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), análise termogravimétrica (TG), difração de raios X - método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS). Os picos de difração de raios X foram indexados na estrutura tetragonal scheelita. Os fósforos dopados com Eu3+ e Tb3+ apresentaram cristalitos com dimensões nanométricas. Os estados de oxidação dos íons terras raras foram investigados com a espectroscopia de absorção de raios X com radiação Síncrotron (XANES), onde indicaram a presença apenas do estado trivalente para o európio nos materiais \"como preparados\" e calcinados. No entanto, foram detectados os estados trivalente e tetravalente do térbio dopado nas matrizes CaWO4 e BaWO4, calcinados à 500 ºC. As propriedades fotoluminescentes dos compostos foram investigadas com base nas transições intraconfiguracionais 4f6 (Eu3+) e 4f8 (Tb3+). Os espectros de excitação apresentaram bandas largas na região do UV, atribuídas às bandas de transferência de carga LMCT O→W e O→Eu3+. Os espectros de excitação dos fósforos MWO4:Tb3+ apresentaram as bandas de absorção largas atribuídas transferência de carga LMCT O2-(2p)→W6+(5d) sobrepostas às transições 4f8→4f75d e também picos finos oriundos das transições 4f8 do íon Tb3+. Ademais, os seus espectros de emissão exibiram bandas finas características das transições das 5D4→7FJ do íon térbio trivalente. Os valores altos do parâmetro de intensidade experimental (Ω2 ~18 x 10-20 cm2) indicam que o sítio de simetria ocupado pelo íon Eu3+ dopado nas matrizes de tungstatos não apresentam caráter centrossimétrico, uma vez que os altos valores de Ω2 são mais influenciados pelas pequenas mudanças angulares da geometria local do íon terra rara. Os valores de eficiência quântica de emissão η do nível 5D0 dos fósforos MWO4:Eu3+ estão em torno de 30 %, sugerindo que não há variação significativa quando se altera os íons metálicos alcalinos terrosos. As coordenadas CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) sugerem emissões multicolores dos sistemas MWO4:Eu3+ X mol-% que podem ser ajustáveis, em função das intensidades de emissão das bandas largas LMCT e dos picos finos das transições 5D0→7F0-4 e da concentração de dopagem (X mol-%) do íon Eu3+. Estes materiais luminescentes exibem cores de emissão vermelha, verde assim como cores intermediárias. / Luminescent materials containing rare earth ions (RE3 +) doped in [WO4]2- tungstate matrices have demonstrated excellent candidates as phosphors. Therefore, in this work the materials MWO4:TR3+ (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+ e TR3+: Eu, Tb) were prepared by the coprecipitation method with doping concentration 0.1, 1.0, 5.0 and 10% mol. This method compared to conventional ones (ceramic, combustion, etc.), has advantages because it is a simple operation and fast, low cost, prepared at room temperature, the process of obtaining is environmentally correct and also make up the nanoparticles. The characterization techniques of these phosphors were investigated by infrared absorption spectroscopy (IR), thermogravimetric analysis (TG), X-ray diffraction patterns - powder method (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray (EDS). The tungstate matrices doped with Eu3+ and Tb3+ showed crystallite sizes with nanometer dimensions. The rare earth oxidation states were investigated using absorption spectroscopy X-ray synchrotron radiation (XANES), which indicated the presence of only trivalent europium state materials \"as prepared\" and calcined. However, it was observed the trivalent and tetravalent state of terbium doped in CaWO4 and BaWO4 matrices, calcined at 500 º C. The photoluminescent properties of the compounds were investigated based on 4f6 (Eu3+) and 4f8 (Tb3+) intraconfigurational transitions. The excitation spectra showed broad bands in the UV region, assigned to the bands of charge transfer LMCT O→W e O→Eu3+. The excitation spectra of MWO4Tb3+ phosphors showed the broad absorption bands attributed charge transfer LMCT O2-(2p)→W6+(5d) overlapping with 4f8→4f75d transitions and narrow peaks arising from 4f8 transitions of Tb3+ ion. Moreover, their emission spectra exhibited narrow characteristic bands assigned to the 5D4→7FJ transitions of trivalent terbium ion. The high values of experimental intensity parameters (Ω2 ~ 18 x 10-20 cm2) indicate that the site symmetry occupied by the Eu3+ ion doped in the tungstates matrix not present centrosymmetric character, since high values of Ω2 are more affected by small angular changes of the local geometry around of rare earth ion. The values of emission quantum efficiencies (η) of the 5D0 level MWO4:Eu3+ phosphors were at around 30%, suggesting that there is no significant variation when changing the alkaline earth metal ions. The CIE coordinates (Commission Internationale l\'Eclairage) data suggest multicolored emissions for the MWO4:Eu3+ X mol-% systems can be tuneable, which depending on the emission intensities of the LMCT broad bands and 5D0→7F0-4 narrow peaks and concentration doping (X mol-%) of the Eu3+ ion. These materials exhibit luminescent emissions with red, green and intermediate colors.

Materiais luminescentes contendo íons terras raras (TR3+) dopados nas matrizes de tungstatos [WO4]2- têm se mostrado excelentes candidatos como fósforos. Portanto, neste trabalho os materiais MWO4:TR3+ (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+ e TR3+: Eu, Tb) foram preparados pelo método da coprecipitação com concentração de dopantes 0,1, 1,0, 5,0 e 10 % em mol. Este método comparado aos convencionais (cerâmico, combustão etc.), apresenta vantagens por ser um método simples de operação e rápido, baixo custo, preparado a temperatura ambiente, o processo de obtenção ambientalmente é correto e também produzem-se nanopartículas. Na caracterização destes fósforos foram utilizadas as técnicas: espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), análise termogravimétrica (TG), difração de raios X - método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS). Os picos de difração de raios X foram indexados na estrutura tetragonal scheelita. Os fósforos dopados com Eu3+ e Tb3+ apresentaram cristalitos com dimensões nanométricas. Os estados de oxidação dos íons terras raras foram investigados com a espectroscopia de absorção de raios X com radiação Síncrotron (XANES), onde indicaram a presença apenas do estado trivalente para o európio nos materiais \"como preparados\" e calcinados. No entanto, foram detectados os estados trivalente e tetravalente do térbio dopado nas matrizes CaWO4 e BaWO4, calcinados à 500 ºC. As propriedades fotoluminescentes dos compostos foram investigadas com base nas transições intraconfiguracionais 4f6 (Eu3+) e 4f8 (Tb3+). Os espectros de excitação apresentaram bandas largas na região do UV, atribuídas às bandas de transferência de carga LMCT O→W e O→Eu3+. Os espectros de excitação dos fósforos MWO4:Tb3+ apresentaram as bandas de absorção largas atribuídas transferência de carga LMCT O2-(2p)→W6+(5d) sobrepostas às transições 4f8→4f75d e também picos finos oriundos das transições 4f8 do íon Tb3+. Ademais, os seus espectros de emissão exibiram bandas finas características das transições das 5D4→7FJ do íon térbio trivalente. Os valores altos do parâmetro de intensidade experimental (Ω2 ~18 x 10-20 cm2) indicam que o sítio de simetria ocupado pelo íon Eu3+ dopado nas matrizes de tungstatos não apresentam caráter centrossimétrico, uma vez que os altos valores de Ω2 são mais influenciados pelas pequenas mudanças angulares da geometria local do íon terra rara. Os valores de eficiência quântica de emissão η do nível 5D0 dos fósforos MWO4:Eu3+ estão em torno de 30 %, sugerindo que não há variação significativa quando se altera os íons metálicos alcalinos terrosos. As coordenadas CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) sugerem emissões multicolores dos sistemas MWO4:Eu3+ X mol-% que podem ser ajustáveis, em função das intensidades de emissão das bandas largas LMCT e dos picos finos das transições 5D0→7F0-4 e da concentração de dopagem (X mol-%) do íon Eu3+. Estes materiais luminescentes exibem cores de emissão vermelha, verde assim como cores intermediárias. / Luminescent materials containing rare earth ions (RE3 +) doped in [WO4]2- tungstate matrices have demonstrated excellent candidates as phosphors. Therefore, in this work the materials MWO4:TR3+ (M: Ca2+, Sr2+, Ba2+ e TR3+: Eu, Tb) were prepared by the coprecipitation method with doping concentration 0.1, 1.0, 5.0 and 10% mol. This method compared to conventional ones (ceramic, combustion, etc.), has advantages because it is a simple operation and fast, low cost, prepared at room temperature, the process of obtaining is environmentally correct and also make up the nanoparticles. The characterization techniques of these phosphors were investigated by infrared absorption spectroscopy (IR), thermogravimetric analysis (TG), X-ray diffraction patterns - powder method (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray (EDS). The tungstate matrices doped with Eu3+ and Tb3+ showed crystallite sizes with nanometer dimensions. The rare earth oxidation states were investigated using absorption spectroscopy X-ray synchrotron radiation (XANES), which indicated the presence of only trivalent europium state materials \"as prepared\" and calcined. However, it was observed the trivalent and tetravalent state of terbium doped in CaWO4 and BaWO4 matrices, calcined at 500 º C. The photoluminescent properties of the compounds were investigated based on 4f6 (Eu3+) and 4f8 (Tb3+) intraconfigurational transitions. The excitation spectra showed broad bands in the UV region, assigned to the bands of charge transfer LMCT O→W e O→Eu3+. The excitation spectra of MWO4Tb3+ phosphors showed the broad absorption bands attributed charge transfer LMCT O2-(2p)→W6+(5d) overlapping with 4f8→4f75d transitions and narrow peaks arising from 4f8 transitions of Tb3+ ion. Moreover, their emission spectra exhibited narrow characteristic bands assigned to the 5D4→7FJ transitions of trivalent terbium ion. The high values of experimental intensity parameters (Ω2 ~ 18 x 10-20 cm2) indicate that the site symmetry occupied by the Eu3+ ion doped in the tungstates matrix not present centrosymmetric character, since high values of Ω2 are more affected by small angular changes of the local geometry around of rare earth ion. The values of emission quantum efficiencies (η) of the 5D0 level MWO4:Eu3+ phosphors were at around 30%, suggesting that there is no significant variation when changing the alkaline earth metal ions. The CIE coordinates (Commission Internationale l\'Eclairage) data suggest multicolored emissions for the MWO4:Eu3+ X mol-% systems can be tuneable, which depending on the emission intensities of the LMCT broad bands and 5D0→7F0-4 narrow peaks and concentration doping (X mol-%) of the Eu3+ ion. These materials exhibit luminescent emissions with red, green and intermediate colors.

Title: Development of novel photoactive cationic zirconocene complexes Author: Bc. David Dunlop Department: Department of inorganic chemistry Supervisor: RNDr. Martin Lamač Ph.D. Advisor: prof. RNDr. Petr Štěpnička, Ph.D., DSc. Abstract: Environmental concerns have brought about an unprecedented demand for sustainable energy sources among which electromagnetic radiation, light, currently dominates. Development of novel light- harvesting compounds and materials is at the forefront of current science, as it is essential to further our technological progress. This thesis contributes to the field by development of novel photoactive cationic group 4 metallocene complexes stabilized by pendant imine and pyridinyl donor groups, or N,O-donor aromatic ligands, as crystalline [B(C6F5)4]− salts. The complexes are prepared either by protonation of the intramolecularly bound imine moiety by PhNMe2H[B(C6F5)4] or by chloride ligand abstraction, by Li[B(C6F5)4]·2.5Et2O or in situ generated Et3Si[B(C6F5)4]. Prepared compounds were characterized by NMR spectroscopy. Solid state structures of the compounds were determined by X-ray diffraction analysis. The cationic complexes of Zr and Hf exhibited significantly enhanced luminescence which originates from triplet ligand-to-metal (3 LMCT) excited states with lifetimes of up to...