UCHÔA, A. F. J.; VASCONCELLOS, L. C. G. Síntese de sílica mesoporosa SBA 15 funcionalizada para teste de sorção de metais pesados. 2011. 93 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-15T20:41:26Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-11-23T22:53:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-23T22:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) Previous issue date: 2011 / SBA-15 Mesoporous silica functionalized with amine (– NH2) hat been prepared in this work for the purpose of the development of heavy metals adsorbents from wastewater. The functionalization with organic groups has been performed by two different methods, post-synthesis and co-condensation. In this work, the matrix was prepared by co-condensation. Two organic groups were selected to be incorporated with specific reactions sites containing amino groups, cysteine (HS–CH2–CH(NH2)–COOH) and phenylisotiocianate (C6H5–NCS). The materials were characterized by X-ray Diffraction at low angle (XRD), Scanning Electronic Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Nuclear Magnetic Resonance Solid State (NMR), Nitrogen adsorption-desorption (BET), Thermal Analysis (TG/DTG) and Spectroscopy of the Infrared (FT-IR). The hybrid material SBA 15_NH2 exhibit BET surface area of 451 m2/g and total pore volume 0,15 cm3/g. FT-IR, NMR, TG confirmed the incorporation of organic groups, cisteine and phenylisotiocianate in the materials. The analysis indicated that all synthesized materials showed hexagonal structure, characteristic of mesoporous materials like SBA-15 with good ordering of the pores, high surface area and narrow pore size distribution. All modified samples were subjected of sorption processes of Cu+2. The maximum adsorption capacity was 21 mg/g for the material modified with phenylisotiocianate. The Langmuir isotherm model fitted well to the experimental data together of pseudo-second order model kinetic process of adsorption. The results suggest that these materials can be used as adsorbents to remove trace metal ions in contaminated aqueous systems. / Sílicas mesoporosas do tipo SBA-15 funcionalizadas com amino (–NH2) foram preparadas para o desenvolvimento de adsorventes de metais pesados em águas residuais. A funcionalização com grupos orgânicos tem sido realizada por dois métodos distintos, pós-síntese e co-condensação. Neste trabalho a matriz foi preparada por co-condensação e dois grupos orgânicos foram selecionados para serem incorporados aos sítios de grupos amino: cisteína (HS–CH2–CH(NH2)–COOH) e fenilisotiocianato (C6H5–NCS). Os materiais foram caracterizados por difração de raios X em baixo ângulo (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET),RMN no estado sólido, Adsorção-dessorção de nitrogênio, análise térmica (TG/DTG) e Espectroscopia na Região do Infravermelho (FT-IR). O material híbrido SBA-15_NH2 exibiu área superficial BET de 451 m2/g e volume total de poros de 0,15 cm3/g. FT-IR, RMN no estado sólido e TG/DTG confirmaram a incorporação das cadeias orgânicas da cisteína e fenilisotiocianato nos materiais. As análises indicaram que todas as amostras sintetizadas apresentaram estrutura hexagonal, característica dos materiais mesoporosos do tipo SBA-15, com boa ordenação dos poros, elevada área superficial e estreita distribuição de tamanhos de poros. Todas as amostras modificadas foram submetidas a processos de sorção de íons Cu2+. A capacidade de adsorção máxima foi de 21 mg/g para o material modificado com fenilisotiocianato. A isoterma de Langmuir ajustou-se melhor aos dados experimentais e associado com o modelo de pseudo-segunda ordem descreveu bem o processo cinético de adsorção. Os resultados sugerem que esses materiais podem ser usados como adsorventes para remoção de íons de metais traços em sistemas aquosos contaminados.

Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

O presente trabalho é parte de um projeto maior que abrange pesquisadores de áreas complementares em química que visam a elaboração de estratégias sintéticas voltadas para a síntese de monômeros fenilacetilênicos derivados de aminoácidos ou calcogenetos onde, a partir desses, deverão ser construídos polímeros helicoidais de estruturas planejadas passíveis de funcionalização em nanopartículas de ouro e/ ou prata (NPsAu e NPsAg, respectivamente), que sejam capazes de modificar suas conformações frente a estímulos externos, formando assim, sensores poliméricos suportados em superfície de nanopartículas metálicas. A dissertação de mestrado que apresentaremos se dedica a um fragmento desse todo que trata especificadamente de estudos envolvendo a organofuncionalização de NPsAu e NPsAg com compostos orgânicos de selênio, bem como o desenvolvimento de metodologias na preparação de entidades monoméricas fenilacetilênicas derivadas de aminoácidos e organoselenetos. Por fim, alguns dos monômeros preparados serão polimerizados e devidamente caracterizados. Sendo assim, o trabalho foi dividido em duas partes, onde a primeira trata da preparação e funcionalização de organoselenetos em NPs e a segunda discorre sobre a síntese e polimerização dos monômeros. No que diz respeito à funcionalização de NPs com organoselenetos, foi preparada uma série de disselenetos derivados de aminoálcoois e aminoácidos. A proposta síntética na preparação desses compostos foi baseada na reação de substituição nucleofílica de segunda ordem de mesilatos ou haletos orgânicos por disselenolato de dilítio, o qual é gerado pela redução de selênio elementar por trietilboroidreto de lítio. Os organoselenetos foram funcionalizados em NPsAu e NPsAg pela simples mistura em etanol, cujos materiais híbridos resultantes dessa reação foram caracterizados por espetroscopia Raman. No capítulo que trata da síntese de monômeros, procedeu-se primeiramente a preparação de blocos construtores fundamentais contendo a porção fenilacetilênica e na sequência a homologação com aminoácidos protegidos ou selenetos orgânicos munidos de grupos alquílicos. Alguns dos monômeros preparados foram submetidos a reações de polimerização e co-polimerização gerando polímeros helicoidais com sentido helicoidal predominante, o que pôde ser confirmado por dicroísmo circular. Os objetivos do projeto foram alcançados com êxito e a maioria dos problemas em potencial puderam ser solucionados. O presente trabalho foi a primeira empreitada do projeto maior ao qual este está vinculado e proporcionará subsídios para os demais estudantes envolvidos alcançarem resultados em termos de aplicação. / The present work is part of a bigger project involving researchers of complementary areas in chemistry concerned on development of new synthetic strategies towards phenylacetylenic monomers bearing amino acid and/or organoselenide derivatives, that will be used to prepare helical polymers with planned structure capable to functionalize gold and silver nanoparticles (AuNPs and AgNPs, respectively) which could modify their conformations when submitted to external stimuli, acting as a polymeric sensor supported in the surface of the metal nanoparticles. This master\'s dissertation is devoted to a fragment of the whole work which involves studies regarding the AuNPs and AgNPs organofunctionalization with selenium organic compounds, as well as the development of new methodologies for the preparation of phenylacetylenic monomers synthesis bearing amino acid and selenide derivatives. Some of the prepared compounds have been polymerized and characterized. In this way, the work was divided in two chapters, whereas the first deals with organoselenium compound preparation and NP functionalization, and the synthesis and polymerization of the monomers. Regarding the NPs functionalization with organoselenides, a series of amino alcohol and amino acid diselenide derivatives was prepared. The synthetic approach was based upon the second order nucleofilic substitution of organic mesylates and halides by dilithium disselenolate, wich way was generated reducing elemental selenium with lithium tryethylborohydride. The NPs were functionalized with the diselenides after the mixture of both in ethanol, and the resulting hybrid materials were characterized by Raman spectroscopy. In the second chapter, we report on the fundamental building blocks preparation containing the phenylacetylenic group and its homologation with amino acids or organic selenides. Some of the final monomers were submitted to polymerization reactions, generating one hand preferred helical polymers, which was confirmed by circular dichroism. The main goal of the project were successfully reached and the potential problems could be solved. The present work was the first step of the major project in which it is tied and will give subsidy to other students involved to reach some results application.

O estudo de nanopartículas plasmônicas de ouro sob o ponto de vista conceitual foi o foco desta tese, explorando principalmente os efeitos do envoltório molecular e a intensificação dos espectros SERS tendo em vista aplicações em sensoriamento químico. Como moléculas sonda, foram selecionadas espécies multifuncionais, como a 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina (TMT), 4,5-diamino-2,6- dimercaptopirimidina (DadMcP ou Dad) e a mercaptoetilpirazina (PZT), que apresentam grupos tióis capazes de ancorar nas nanopartículas de ouro, deixando outros sítios livres para interagir com substratos e complexos metálicos. Observou-se que o envoltório molecular formado no método de Turkevich, é bastante dependente das condições de síntese, tendo sido possível detectar a presença do intermediário da reação de oxidação do citrato na superfície das nanopartículas, sob condições controladas, influenciando drasticamente o comportamento SERS. Foi feito um estudo sistemático da molécula sonda 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina ancorada nas nanopartículas de ouro, tanto por troca da camada passivante (citrato), como por síntese in situ com e sem agente redutor. Esses sistemas foram investigados, sob diferentes condições, como sensores SERS para metais. Esse estudo foi ampliado para a molécula sonda 4,5-diamino-2,6-dimercaptopirimidina (DadMcP), explorando a influência do tempo na coordenação dessa espécie na superfície e o efeito de diferentes eletrólitos nos processos de agregação. Finalmente, foram apresentadas fortes evidências da ocorrência de processos fotoinduzidos envolvendo as nanopartículas funcionalizadas, com destaque para a mercaptoetilpirazina (PZT), cujo comportamento mostrou-se bastante inusitado, gerando filmes fotoagregados sob influência da luz UV com possível aplicação em fotolitografia. / The study of plasmonic gold nanoparticles under the conceptual point of view was the focus of this thesis, exploring mainly, the effects of molecular shell and the intensification of SERS spectra aiming at applications in chemical sensing. For the probe molecules, multifunctional species were selected, such as a 2,4,6-trimercapto- 1,3,5-triazine (TMT), 4,5-diamine-2,6-dimercaptopyrimidine (DadMcP or Dad) and mercaptoethylpyrazine (PZT) which present thiol groups able to anchor onto gold nanoparticles, leaving available sites for further interaction with substrates and metal complexes. It was observed that the molecular shell in Turkevich\'s method is very dependent on the synthesis condition, being possible to detect the intermediate product of citrate oxidation reaction in the nanoparticle surface, under controlled conditions, dramatically influencing the SERS behavior. A systematic study was conduct with the probe molecule 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazine anchored to gold nanoparticles either by changing the passivating layer (citrate), or for in situ synthesis with and without a reducing agent. These systems were investigated under different conditions as SERS sensors for metals. This study was extended to the probe molecule 4,5-diamine-2,6-dimercaptopyrimidine, exploiting the influence of time in the coordination of such species and also the effect of different kinds of eletrolytes in the aggregation process. Finally, it has been presented strong evidences for the occurence of photoinduced processes involving functionalized nanoparticles with emphasis on mercaptoethylpyrazine, whose bahavior has proved to be very unusual, generating photoaggregated films under UV light influence, with possible applications in photolithography.

UCHÔA, Antonia Flávia Justino. Síntese de sílica mesoporosa SBA 15 funcionalizada para teste de sorção de metais pesados. 2011. 93 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-31T18:58:05Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-31T23:20:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T23:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_afjuchoa.pdf: 3021135 bytes, checksum: 8f8b06b80d3524ad7b692c83e1473bef (MD5) Previous issue date: 2011 / SBA-15 Mesoporous silica functionalized with amine (– NH2) hat been prepared in this work for the purpose of the development of heavy metals adsorbents from wastewater. The functionalization with organic groups has been performed by two different methods, post-synthesis and co-condensation. In this work, the matrix was prepared by co-condensation. Two organic groups were selected to be incorporated with specific reactions sites containing amino groups, cysteine (HS–CH2–CH(NH2)–COOH) and phenylisotiocianate (C6H5–NCS). The materials were characterized by X-ray Diffraction at low angle (XRD), Scanning Electronic Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Nuclear Magnetic Resonance Solid State (NMR), Nitrogen adsorption-desorption (BET), Thermal Analysis (TG/DTG) and Spectroscopy of the Infrared (FT-IR). The hybrid material SBA 15_NH2 exhibit BET surface area of 451 m2/g and total pore volume 0,15 cm3/g. FT-IR, NMR, TG confirmed the incorporation of organic groups, cisteine and phenylisotiocianate in the materials. The analysis indicated that all synthesized materials showed hexagonal structure, characteristic of mesoporous materials like SBA-15 with good ordering of the pores, high surface area and narrow pore size distribution. All modified samples were subjected of sorption processes of Cu+2. The maximum adsorption capacity was 21 mg/g for the material modified with phenylisotiocianate. The Langmuir isotherm model fitted well to the experimental data together of pseudo-second order model kinetic process of adsorption. The results suggest that these materials can be used as adsorbents to remove trace metal ions in contaminated aqueous systems. / Sílicas mesoporosas do tipo SBA-15 funcionalizadas com amino (–NH2) foram preparadas para o desenvolvimento de adsorventes de metais pesados em águas residuais. A funcionalização com grupos orgânicos tem sido realizada por dois métodos distintos, pós-síntese e co-condensação. Neste trabalho a matriz foi preparada por co-condensação e dois grupos orgânicos foram selecionados para serem incorporados aos sítios de grupos amino: cisteína (HS–CH2–CH(NH2)–COOH) e fenilisotiocianato (C6H5–NCS). Os materiais foram caracterizados por difração de raios X em baixo ângulo (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET),RMN no estado sólido, Adsorção-dessorção de nitrogênio, análise térmica (TG/DTG) e Espectroscopia na Região do Infravermelho (FT-IR). O material híbrido SBA-15_NH2 exibiu área superficial BET de 451 m2/g e volume total de poros de 0,15 cm3/g. FT-IR, RMN no estado sólido e TG/DTG confirmaram a incorporação das cadeias orgânicas da cisteína e fenilisotiocianato nos materiais. As análises indicaram que todas as amostras sintetizadas apresentaram estrutura hexagonal, característica dos materiais mesoporosos do tipo SBA-15, com boa ordenação dos poros, elevada área superficial e estreita distribuição de tamanhos de poros. Todas as amostras modificadas foram submetidas a processos de sorção de íons Cu2+. A capacidade de adsorção máxima foi de 21 mg/g para o material modificado com fenilisotiocianato. A isoterma de Langmuir ajustou-se melhor aos dados experimentais e associado com o modelo de pseudo-segunda ordem descreveu bem o processo cinético de adsorção. Os resultados sugerem que esses materiais podem ser usados como adsorventes para remoção de íons de metais traços em sistemas aquosos contaminados.

O presente trabalho é parte de um projeto maior que abrange pesquisadores de áreas complementares em química que visam a elaboração de estratégias sintéticas voltadas para a síntese de monômeros fenilacetilênicos derivados de aminoácidos ou calcogenetos onde, a partir desses, deverão ser construídos polímeros helicoidais de estruturas planejadas passíveis de funcionalização em nanopartículas de ouro e/ ou prata (NPsAu e NPsAg, respectivamente), que sejam capazes de modificar suas conformações frente a estímulos externos, formando assim, sensores poliméricos suportados em superfície de nanopartículas metálicas. A dissertação de mestrado que apresentaremos se dedica a um fragmento desse todo que trata especificadamente de estudos envolvendo a organofuncionalização de NPsAu e NPsAg com compostos orgânicos de selênio, bem como o desenvolvimento de metodologias na preparação de entidades monoméricas fenilacetilênicas derivadas de aminoácidos e organoselenetos. Por fim, alguns dos monômeros preparados serão polimerizados e devidamente caracterizados. Sendo assim, o trabalho foi dividido em duas partes, onde a primeira trata da preparação e funcionalização de organoselenetos em NPs e a segunda discorre sobre a síntese e polimerização dos monômeros. No que diz respeito à funcionalização de NPs com organoselenetos, foi preparada uma série de disselenetos derivados de aminoálcoois e aminoácidos. A proposta síntética na preparação desses compostos foi baseada na reação de substituição nucleofílica de segunda ordem de mesilatos ou haletos orgânicos por disselenolato de dilítio, o qual é gerado pela redução de selênio elementar por trietilboroidreto de lítio. Os organoselenetos foram funcionalizados em NPsAu e NPsAg pela simples mistura em etanol, cujos materiais híbridos resultantes dessa reação foram caracterizados por espetroscopia Raman. No capítulo que trata da síntese de monômeros, procedeu-se primeiramente a preparação de blocos construtores fundamentais contendo a porção fenilacetilênica e na sequência a homologação com aminoácidos protegidos ou selenetos orgânicos munidos de grupos alquílicos. Alguns dos monômeros preparados foram submetidos a reações de polimerização e co-polimerização gerando polímeros helicoidais com sentido helicoidal predominante, o que pôde ser confirmado por dicroísmo circular. Os objetivos do projeto foram alcançados com êxito e a maioria dos problemas em potencial puderam ser solucionados. O presente trabalho foi a primeira empreitada do projeto maior ao qual este está vinculado e proporcionará subsídios para os demais estudantes envolvidos alcançarem resultados em termos de aplicação. / The present work is part of a bigger project involving researchers of complementary areas in chemistry concerned on development of new synthetic strategies towards phenylacetylenic monomers bearing amino acid and/or organoselenide derivatives, that will be used to prepare helical polymers with planned structure capable to functionalize gold and silver nanoparticles (AuNPs and AgNPs, respectively) which could modify their conformations when submitted to external stimuli, acting as a polymeric sensor supported in the surface of the metal nanoparticles. This master\'s dissertation is devoted to a fragment of the whole work which involves studies regarding the AuNPs and AgNPs organofunctionalization with selenium organic compounds, as well as the development of new methodologies for the preparation of phenylacetylenic monomers synthesis bearing amino acid and selenide derivatives. Some of the prepared compounds have been polymerized and characterized. In this way, the work was divided in two chapters, whereas the first deals with organoselenium compound preparation and NP functionalization, and the synthesis and polymerization of the monomers. Regarding the NPs functionalization with organoselenides, a series of amino alcohol and amino acid diselenide derivatives was prepared. The synthetic approach was based upon the second order nucleofilic substitution of organic mesylates and halides by dilithium disselenolate, wich way was generated reducing elemental selenium with lithium tryethylborohydride. The NPs were functionalized with the diselenides after the mixture of both in ethanol, and the resulting hybrid materials were characterized by Raman spectroscopy. In the second chapter, we report on the fundamental building blocks preparation containing the phenylacetylenic group and its homologation with amino acids or organic selenides. Some of the final monomers were submitted to polymerization reactions, generating one hand preferred helical polymers, which was confirmed by circular dichroism. The main goal of the project were successfully reached and the potential problems could be solved. The present work was the first step of the major project in which it is tied and will give subsidy to other students involved to reach some results application.

O estudo de nanopartículas plasmônicas de ouro sob o ponto de vista conceitual foi o foco desta tese, explorando principalmente os efeitos do envoltório molecular e a intensificação dos espectros SERS tendo em vista aplicações em sensoriamento químico. Como moléculas sonda, foram selecionadas espécies multifuncionais, como a 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina (TMT), 4,5-diamino-2,6- dimercaptopirimidina (DadMcP ou Dad) e a mercaptoetilpirazina (PZT), que apresentam grupos tióis capazes de ancorar nas nanopartículas de ouro, deixando outros sítios livres para interagir com substratos e complexos metálicos. Observou-se que o envoltório molecular formado no método de Turkevich, é bastante dependente das condições de síntese, tendo sido possível detectar a presença do intermediário da reação de oxidação do citrato na superfície das nanopartículas, sob condições controladas, influenciando drasticamente o comportamento SERS. Foi feito um estudo sistemático da molécula sonda 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina ancorada nas nanopartículas de ouro, tanto por troca da camada passivante (citrato), como por síntese in situ com e sem agente redutor. Esses sistemas foram investigados, sob diferentes condições, como sensores SERS para metais. Esse estudo foi ampliado para a molécula sonda 4,5-diamino-2,6-dimercaptopirimidina (DadMcP), explorando a influência do tempo na coordenação dessa espécie na superfície e o efeito de diferentes eletrólitos nos processos de agregação. Finalmente, foram apresentadas fortes evidências da ocorrência de processos fotoinduzidos envolvendo as nanopartículas funcionalizadas, com destaque para a mercaptoetilpirazina (PZT), cujo comportamento mostrou-se bastante inusitado, gerando filmes fotoagregados sob influência da luz UV com possível aplicação em fotolitografia. / The study of plasmonic gold nanoparticles under the conceptual point of view was the focus of this thesis, exploring mainly, the effects of molecular shell and the intensification of SERS spectra aiming at applications in chemical sensing. For the probe molecules, multifunctional species were selected, such as a 2,4,6-trimercapto- 1,3,5-triazine (TMT), 4,5-diamine-2,6-dimercaptopyrimidine (DadMcP or Dad) and mercaptoethylpyrazine (PZT) which present thiol groups able to anchor onto gold nanoparticles, leaving available sites for further interaction with substrates and metal complexes. It was observed that the molecular shell in Turkevich\'s method is very dependent on the synthesis condition, being possible to detect the intermediate product of citrate oxidation reaction in the nanoparticle surface, under controlled conditions, dramatically influencing the SERS behavior. A systematic study was conduct with the probe molecule 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazine anchored to gold nanoparticles either by changing the passivating layer (citrate), or for in situ synthesis with and without a reducing agent. These systems were investigated under different conditions as SERS sensors for metals. This study was extended to the probe molecule 4,5-diamine-2,6-dimercaptopyrimidine, exploiting the influence of time in the coordination of such species and also the effect of different kinds of eletrolytes in the aggregation process. Finally, it has been presented strong evidences for the occurence of photoinduced processes involving functionalized nanoparticles with emphasis on mercaptoethylpyrazine, whose bahavior has proved to be very unusual, generating photoaggregated films under UV light influence, with possible applications in photolithography.

Orientador: Heloise de Oliveira Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:33:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RomuloBatista_M.pdf: 2977230 bytes, checksum: 57a4048c4901f10fbcf41751f5c96040 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A síntese dos silicatos lamelares bem como as modificações com polietilenimina (PEI) foram confirmadas através de difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), ressonância magnética nuclear (RMN) de C e Si. Modificações do tipo não covalentes (intercalação) e covalentes (reação de sililação) nos silicatos lamelares foram realizadas com PEI de forma sintetizar um novo tipo de adsorvente que tenha boas propriedades para a adsorção de CO2. Diversas metodologias para a modificação de PEI foram propostas e todas conseguiram ligar covalente ou não-covalentemente a PEI nas lamelas da magadiita. Verificou-se uma relação entre a concentração de íons hexadeciltrimetilamônio (CTA) presentes e a eficiência no grau de funcionalização de grupos cloropropil na magadiita. Quando realizou-se troca iônica com a PEI protonada, os melhores de resultados foram obtidos em pH 9, sugerindo que as aminas terciárias presentes na PEI foram protonada primeiramente. Através da dessorção à temperatura programada de CO2 (TPD-CO2) para os materiais estudados: magadiita impregnada com PEI (MAG-PEIx) e magadiita trocada com CTA na razão molar de 25 % (25CTA-MAG-PEIx); foi possível identificar a presença de dos sítios de adsorção presentes na PEI: camada exposta de PEI e PEI bulk, além de mostrar que o modelo de adsorção segue o modelo de subsuperfície. Os resultados de TPD-CO2 tiveram suas curvas de dessorção ajustadas ao modelo cinético de Avrami, apresentando uma boa correlação e mostrando que há interações diferentes entre o adsorvente (aminas primárias, secundárias e grupos Si-OH) e o CO2. Os melhores resultados de adsorção mostraram uma capacidade de 6,11 mmol g, na temperatura de adsorção de 75 °C, durante 3 h. / Abstract: The syntheses of layered silicates as well as changes in PEI were confirmed by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR) C and Si. Non-covalent modifications of the type (intercalation) and covalent (silylation reaction) in the layer silicates were performed with polyethylenimine (PEI) in order to synthesize a new type of adsorbent that has good properties for the adsorption of CO2. Several methodologies for modification of PEI have been proposed and succeeded to bind covalent or non-covalent into the interlayer space of magadiite. There was a relationship between the concentration of hexadecyltrimethylammonium ions (CTA) present and the efficiency in the degree of functionalization of the magadiite chloropropyl groups. When the ion exchange was carried out with the protonated PEI, the best results were obtained at pH 9, suggesting that the tertiary amines are protonated first. CO2-TPD for the materials studied: magadiite impregnated with PEI (MAG-PEIx) and magadiite exchanged with CTA at molar ratio 25% (25CTA-MAG-PEIx) was possible to identify the presence of different adsorption sites present in PEI: exposed layer of PEI and PEI bulk, and show that the adsorption model follows the subsurface model. The results of the desorption curves was fitted by Avrami kinetic model, showing a good correlation and revealing different interactions between the adsorbent (primary, secondary and Si-OH groups) and CO2. The best results showed adsorption capacity of 6.11 mmol g, at 75 ° C for 3h. / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química