SÍLICA ESFÉRICA IMPREGNADA COM RODAMINA – OBTENÇÃO E LUMINESCÊNCIA
JULIANA FLOR (PG), MARIAN ROSALY DAVOLOS (PQ) E MIGUEL JAFELICCI JÚNIOR (PQ)
Instituto de Química - UNESP, Araraquara - Departamento de Química Geral e Inorgânica, Grupo de Materiais Luminescentes
Palavras chaves: sílica esférica, rodamina, luminescência
Rodamina B é utilizada extensivamente como laser de corante. Em solução de etanol forma dímeros a baixas concentrações além de mostrar uma alta sensibilidade ao solvente devido ao número de formas moleculares, assim como duas formas iônicas, isto é, ziteriônica e catiônica e a forma lactônica. O deslocamento de bandas, de absorção 530 a 590 nm e de emissão 570 a 580 nm, com o aumento na concentração da rodamina é explicada por equilíbrio ácido – base e o tempo de vida na fluorescência da rodamina em etanol dependente da acidez confirma a presença de duas formas iônicas. Por outro lado a fluorescência da lactona é altamente dependente da polaridade do solvente e tem sido observada em regiões de 400 a 500 nm. Sílica também pode ser impregnada com corantes produzindo materiais luminescentes. Sílica esférica coloidal com raio em torno de 200 nm já foi impregnada com um outro tipo de corante fluorescente, isotiocianato de rodamina. No entanto, sílica amorfa obtida através da hidrólise ácida do TEOS já foi impregnada com a rodamina B, porém sem nenhum controle de forma e de tamanho de partícula. Os objetivos deste trabalho são obter e caracterizar partículas de sílica esféricas e ocas impregnada com rodamina B, com uma distribuição de tamanho de partículas tal que o material possa potencialmente ser utilizado como laser.
A sílica esférica foi obtida através de microemulsão inversa em sistema surfactante aniônico AOT – heptano – água (solução com rodamina B) pela adição de uma solução de silicato de sódio em microemulsão contendo solução de ácido nítrico. Para caracterização utilizou-se: espectroscopia de luminescência na região do ultravioleta e visível (EL), medidas de adsorção de nitrogênio (BET) para a análise de superfície específica de tamanho e de volume dos poros e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para análises da forma e da faixa de distribuição de tamanho das partículas.
Através das fotomicrografias de MEV observa-se que a sílica preparada de microemulsão possui forma esférica Fig.1, utilizando-se o programa computacional Image Craft em conjunto com esta técnica determinou-se através do histograma percentual Fig.2, a distribuição de tamanho de partículas entre 0.61 a 9,36 mm, sendo a moda (família ou conjunto de famílias mais populosa, ou seja a maior freqüência ) 1,68 a 2,10 mm , o tamanho médio de partícula 2,74 mm e a razão do aspecto 1,17 (parâmetro, igual a 1 para uma esfera perfeita). Com as análises de BET determinou-se a área superficial do material obtido, o diâmetro médio e o volume dos poros da sílica que são respectivamente 906 m2/g, 30 A e 0,38 cm3/g. Os espectros de luminescência excitados a 370 nm apresentam uma banda de emissão com máximo em torno de 590 nm referente as formas iônicas, e uma outra banda menos intensa por volta de 450 nm correspondente a forma lactônica da rodamina.
A impregnação da sílica com o corante rodamina durante a formação das partículas esféricas em microemulsão inversa não afetou os processos de nucleação e crescimento. As características luminescentes da rodamina se mantiveram. No sistema de sílica preparada pela hidrólise ácida do TEOS o pH inicial influencia o máximo de emissão do corante que tem valores de 590 nm para concentrações perto de 0,1 mol.L-1, enquanto que para concentrações menores ocorre um deslocamento para o azul, 565 nm para 4,8 mol.L-1. No sistema utilizado a concentração de ácido inicial na microemulsão está em torno de 1,7 mol.L-1, porém após a adição do vidro líquido o pH aumenta, fator este responsável pelo deslocamento desta banda para o vermelho. Assim o material com o corante impregnado na sílica esférica apresenta emissão na região do espectro para adequação em lasers.
Fig.1
- Micrografia da sílica esférica impregnada com
rodamina Fig.2
- Histograma percentual da distribuição de tamanho das
partículas obtidas
1. JAFELICCI J.R., DAVOLOS M.R., SANTOS F.J. AND ANDRADE S.J. Hollow silica particles from microemulsion. Journal of Non - Crystalline Solids, vol. 247, p. 98, 1999.
2. YOSHIHIRO T., TAKASHI K., MASAYUKI N., KENGI U., TAKAYA Y. Luminescence of rhodamine dyes doped in amorphous silica glasses. Journal of Luminescence, vol. 60 & 61, p. 451, 1994