Síntese e caracterização de silsesquioxanos organofuncionalizados para aplicações tecnológicas
| dc.contributor.advisor-co1 | Wohnrath, Karen | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4244400828505785 | |
| dc.contributor.advisor1 | Pessoa, Christiana Andrade | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7993522648152946 | |
| dc.contributor.author | Natal, Aline Martins Duboc | |
| dc.contributor.referee1 | Oliveira , Marcela Mohallem | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5307836411711847 | |
| dc.contributor.referee2 | Ribeiro , Emerson Schwingel | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4215461340747792 | |
| dc.contributor.referee3 | Castro , Eryza Guimarães de | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/6638593692685109 | |
| dc.contributor.referee4 | Anaissi, Fauze Jacó | |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/5901381058926593 | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7902918765603467 | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-22T11:06:05Z | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-24T19:37:17Z | |
| dc.date.issued | 2015-06-12 | |
| dc.description.abstract | In the present work, the silsesquioxane hybrid materials were obtained by two distinct synthesis routes, by the sol-gel method and organofunctionalized by means of SN2 reaction with the organic ligands 2-aminopyrimidine, 4-vinylpyridine, 4-mercaptopyridine, obtaining respectively 3-n-propyl(2-aminopyrimidine) chloride (Si2am2py), 3-n-propyl(4-vinylpyridine chloride (Si4vinylpy+Cl-) and 3-n-propyl(4-mercaptopyridine chloride (Si4merpy+Cl- ). One of the synthetic routes was carried out in two steps, where first the precursor (xerogel) was prepared by the sol-gel method from the catalysis by fluoride ions and subsequently it was organofunctionalized. The other synthetic route consisted of a single step (direct synthesis), where in the same reaction medium the organofunctionalization and sol-gel synthesis were carried out with acid catalysis (HCl), directly obtaining the final materials (designated with one or two asterisks for the 1:1 and 2:1 2ampy/CPTMS ratios, respectively). In the direct synthesis, Si2am2py*, Si4merpy+Cl-* in the 1:1 ratio and Si2am2py**, in the 2:1 ratio (2ampy/CPTMS) were obtained. The synthesized silsesquioxanes were characterized by FTIR, 13C and 29Si NMR, XRD, and SEM-FEG to confirm their structures. In the materials Si4vinylpy+Cl- and Si4merpy+Cl-, the bond of the –α carbon of the n-propyl group to the nitrogen of the pyrimidinium ring was verified, which conferred a positive charge to the materials with the chloride ion as counterion. For the materials Si2am2py, Si2am2py* and Si2am2py**, the bond of the –α carbon of the group n-propyl occurs in the amine group linked to the pyrimidine ring. The two synthesis routes provided the materials Si2am2py, Si2am2py* and Si2am2py** with different exchange capacities: 0.30 mmol g-1, 0.60 mmol g-1 and 2.09 mmol g-1, respectively. These results indicate that the direct synthesis route presented a better organofunctionalization due to the greater amount of chloride ions in the structure. Due to its hydrophobicity and greater exchange capacity, Si2am2py* was applied for the adsorption of Cu2+ and Cr3+ ions. The results showed the feasibility of using Si2am2py* as an adsorbent material. The adsorption isotherms of Cu2+ and Cr3+ ions followed the Freundlich and Sips models, indicating heterogeneous and multilayer adsorption. Si2am2py* was able to adsorb 1.21 mmol g-1 of Cu2+ and 0.27 mmol g- 1 of Cr3+. Si2am2py** was water-soluble, therefore its capacity as a stabilizer of gold nanoparticles (AuNPSi2am2py) was studied, obtaining spherical AuNPs with sizes of ~12 nm. This material was also used as an adhesion agent on the surface of the oxidized glassy carbon electrode (ECV-OX). By incorporating graphene oxide into this material (AuNPSi2am2py- GO), it was applied as an electrochemical sensor for nitrite detection. The ECV- OX/AuNPSi2am2py-GO sensor demonstrated a detection limit of 3.7 M with a linear detection range of 0.25-5.00 mM. The detection performance of the electrode was also investigated using tap, bottled and lake water spiked with different nitrite concentrations with an excellent recovery of 93% to 102.4%, demonstrating potential material for monitoring water quality. | |
| dc.description.resumo | No presente trabalho, os materiais híbridos silsesquioxanos foram obtidos por duas rotas de sínteses distintas pelo método sol-gel e organofuncionalizados por meio de reação SN2 com os ligantes orgânicos 2-aminopirimidina, 4-vinilpiridina, 4-mercaptopiridina, obtendo-se respectivamente o cloreto de 3-n-propil(2-aminopirimidina) (Si2am2py), cloreto de 3-n- propil(4-vinilpiridina (Si4vinylpy+Cl-) e o cloreto de 3-n-propil(4-mercaptopiridina (Si4merpy+Cl-). Uma das rotas sintéticas foi realizada em duas etapas, onde primeiramente o precursor (xerogel) foi preparado por método sol-gel a partir da catálise por íons fluoreto e posteriormente este foi organofuncionalizado. A outra rota sintética consistiu em uma única etapa (síntese direta), onde no mesmo meio reacional realizou-se a organofuncionalização e a síntese sol-gel com catálise ácida (HCl), obtendo-se diretamente os materiais finais (designados com um ou dois asteriscos para a proporção 1:1 e 2:1 2ampy/CPTMS, respectivamente). Na síntese direta foram obtidos o Si2am2py*, Si4merpy+Cl-* na proporção 1:1 e Si2am2py**, na proporção 2:1 (2ampy/CPTMS). Os silsesquioxanos sintetizados foram caracterizados por FTIR, RMN 13C e 29Si, DRX, e MEV-FEG para confirmação de suas estruturas. Nos materiais Si4vinylpy+Cl-e Si4merpy+Cl-, verificou-se ligação do carbono –α do grupo n-propil ao nitrogênio do anel pirimidínio, o que conferiu carga positiva aos materiais tendo o íon cloreto como contra-íon. Para os materiais Si2am2py, Si2am2py* e Si2am2py**, a ligação do carbono –α do grupo n-propil acontece no grupo amina ligado ao anel pirimidínico. As duas rotas de síntese proporcionaram aos materiais Si2am2py, Si2am2py* e Si2am2py** diferentes capacidades de troca: 0,30 mmol g-1, 0,60 mmol g-1 e 2,09 mmol g-1, respectivamente. Tais resultados indicam que a rota de síntese direta apresentou uma melhor organofuncionalização por apresentar maior quantidade de íons cloreto na estrutura. Devido a hidrofobicidade e a maior capacidade de troca, o Si2am2py* foi destinado à adsorção dos íons Cu2+e Cr3+. Os resultados mostraram a viabilidade do uso do Si2am2py* como material adsorvente. As isotermas de adsorção dos íons Cu2+ e Cr3+ seguiram os modelos de Freundlich e Sips, indicando adsorção heterogênea e em multicamadas. O Si2am2py* foi capaz de adsorver em 1,21 mmol Cu2+ e 0,27 mmol para o Cr3+, por grama de material. O Si2am2py** apresentou-se solúvel em água, portanto foi estudado sua capacidade como estabilizador de nanopartículas de ouro (AuNPSi2am2py) com tamanhos de ~12 nm e esféricas. Este material também foi empregado como agente de adesão na superfície do eletrodo de carbono vítreo oxidado (ECV-OX). Ao incorporar o óxido de grafeno neste material (AuNPSi2am2py-GO), este foi aplicado como um sensor eletroquímico para detecção de nitrito. O sensor ECV-OX/AuNPSi2am2py-GO demonstrou um limite de detecção de 3,7 M para faixa de detecção linear de 0,25-5,00 mM. O desempenho de detecção do eletrodo também foi investigado usando água da torneira, engarrafada e de lago enriquecida com diferentes concentrações de nitrito com uma excelente recuperação de 93% a 102,4%, demostrando potencial material para monitorar a qualidade da água. | |
| dc.identifier.citation | NATAL, Aline Martins Duboc. Síntese e caracterização de silsesquioxanos organofuncionalizados para aplicações tecnológicas. 2025. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2025. | |
| dc.identifier.uri | https://ri.uepg.br/handle/123456789/1184 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Universidade Estadual de Ponta Grossa | |
| dc.rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |
| dc.subject | Silsesquioxano | |
| dc.subject | Método sol-gel | |
| dc.subject | Adsorção de íons metálicos | |
| dc.subject | Nanopartículas de ouro | |
| dc.subject | Óxido de grafeno | |
| dc.subject | Sensor eletroquímico | |
| dc.subject | Nitrito | |
| dc.title | Síntese e caracterização de silsesquioxanos organofuncionalizados para aplicações tecnológicas | |
| dc.type | doctor thesis |
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