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Clase: Tese
Título : Síntese, caracterização e estudo de propriedades de sorção iônica de polímeros de coordenação aniônicos envolvendo policarboxilatos, aminas alifáticas e metais
Autor(es): Ferreira, José Rafael Costa
Orientador: Corrêa, Charlane Cimini
Miembros Examinadores: Pinheiro, Carlos Basílio
Miembros Examinadores: Oliveira, Willian Xerxes Coelho
Miembros Examinadores: Cuin, Alexandre
Miembros Examinadores: Acosta, Maribel Coromoto Navarro
Resumo: A tese descreve a síntese, caracterização e investigação das propriedades de sete polímeros de coordenação inéditos, obtidos por metodologias solvotérmica e de refluxo em água ou etanol, a partir da combinação de ácidos policarboxílicos, aminas alifáticas e sais metálicos contendo Mg²⁺, Co²⁺, Cu²⁺ e Zn²⁺, resultando em seis materiais aniônicos e um neutro, todos cristalinos e estruturalmente definidos. A caracterização envolveu análises elementares (CHN), térmicas (TG/DTA), espectroscópicas (FTIR e Raman), estruturais (DRXM e DRXP), além de estudos de sorção monitorados por EDS, FAAS e UV‑vis, complementados por medidas de potencial zeta e análise textural por adsorção de N₂ a 77 K via método BET. Três dos polímeros pertencem à série iPC3D-paMbt (M = Mg²⁺, Co²⁺, Zn²⁺), formados pelo ânion bt⁴⁻ e pelo cátion H₂pa²⁺, apresentando redes 3D isoestruturais com topologia pts, centros metálicos octaédricos distorcidos e ligantes bt⁴⁻ atuando em modos bidentado em ponte e monodentado, com os cátions orgânicos ocupando os poros e estabilizando a estrutura por ligações de hidrogênio. O composto iPC3D-paMgbt não apresentou incorporação de Tb³⁺ em meio etanólico, enquanto iPC3D-paZnbt mostrou elevada eficiência na adsorção de Cu²⁺ em meio alcoólico, simulando cachaças, com mudança de coloração, incorporação confirmada por EDS, estabilidade estrutural pós-dessorção e capacidade máxima de 0,246 mg·g⁻¹, além de eficiências entre 52,2 e 90,7% determinadas por planejamento Box‑Behnken. O polímero iPC2D-baCobt, composto por Co²⁺, bt⁴⁻ e H₂ba²⁺, apresenta rede lamelar 2D com topologia sql, baixa porosidade e área superficial BET de 12,5 m²·g⁻¹, decorrentes do empacotamento denso promovido por interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio. O material iPC2D-DMACubt, contendo Cu²⁺ e bt⁴⁻, também exibe rede lamelar 2D, com centros metálicos octaédricos conectados por ligantes em modos bidentado quelato e monodentado, tendo suas cargas compensadas por cátions dimetilamônio formados in situ e estabilização supramolecular por ligações de hidrogênio. O composto iPC3D-paCobta, formado por Co²⁺, bta⁴⁻ e H₂pa²⁺, apresenta rede 3D com topologia pts e poros preenchidos por H₂pa²⁺, sendo eficiente na troca iônica com [Ni(H₂O)₆]²⁺, alcançando capacidade adsortiva de 730 mg·g⁻¹ e cinética de pseudo‑segunda ordem, além de incorporar Mg²⁺ como [Mg(H₂O)₆]²⁺. Por fim, o polímero neutro PC2D-Mgbta, composto por Mg²⁺ e bta⁴⁻, apresenta rede lamelar 2D estabilizada por extensas ligações de hidrogênio entre moléculas de água coordenadas e livres, contribuindo para a coesão supramolecular entre as camadas.
Resumen : This thesis reports the synthesis, characterization, and property investigation of seven novel coordination polymers obtained through solvothermal and reflux methods using water or ethanol as solvents. The materials were prepared from combinations of polycarboxylic acids, aliphatic amines, and metal salts containing Mg²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺, yielding six anionic and one neutral crystalline, structurally well‑defined compounds. Their characterization involved elemental analysis (CHN), thermal analysis (TG/DTA), spectroscopic techniques (FTIR and Raman), and structural determination by single‑crystal and powder X‑ray diffraction, complemented by sorption studies monitored by EDS, FAAS, and UV‑vis spectroscopy, as well as zeta potential measurements and textural analysis via N₂ adsorption at 77 K using the BET method. Three polymers belong to the iPC3D‑paMbt series (M = Mg²⁺, Co²⁺, Zn²⁺), formed by bt⁴⁻ and H₂pa²⁺, exhibiting isostructural 3D networks with pts topology, distorted octahedral metal centers, and bt⁴⁻ ligands acting in bridging bidentate and monodentate modes, with H₂pa²⁺ cations occupying the pores. The iPC3D‑paMgbt compound showed no detectable sorption of Tb³⁺ in ethanol, whereas iPC3D‑paZnbt efficiently adsorbed Cu²⁺ n alcoholic media, simulating cachaça matrices, with color change, confirmed copper incorporation, structural stability after desorption, and a maximum adsorption capacity of 0.246 mg·g⁻¹. The iPC2D‑baCobt polymer, composed of Co²⁺, bt⁴⁻, and H₂ba²⁺, forms a 2D lamellar sql‑type network with low porosity and a BET surface area of 12.5 m²·g⁻¹. The iPC2D‑DMACubt material, containing Cu²⁺ and bt⁴⁻, also displays a 2D lamellar structure with octahedral metal centers and charge compensation by in situ‑generated dimethylammonium cations. The iPC3D‑paCobta compound, formed by Co²⁺, bta⁴⁻, and H₂pa²⁺, exhibits a 3D pts‑type network and demonstrated efficient ion exchange with [Ni(H₂O)₆]²⁺ (adsorption capacity of 730 mg·g⁻¹) and incorporation of Mg²⁺ as [Mg(H₂O)₆]²⁺. Finally, the neutral polymer PC2D‑Mgbta, composed of Mg²⁺ and bta⁴⁻, presents a 2D lamellar network stabilized by extensive hydrogen bonding between coordinated and free water molecules, contributing to supramolecular cohesion.
Palabras clave : Iônicos
Polímeros de coordenação
Policarboxilatos
Metais
Sorção
Ionic
Coordination polymers
Polycarboxylates
Metals
Sorption
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla de la Instituición: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Clase de Acesso: Acesso Embargado
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI : https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20247
Fecha de publicación : 12-dic-2025
Aparece en las colecciones: Doutorado em Química (Teses)



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