Películas de poliuretano dopadas con complejos de europio(III) y terbio(III) para la generación de luz blanca

Abstract

En esta tesis, se prepararon y estudiaron nuevos complejos de EuIII y TbIII con el ligando desprotonado 4-metil-2,6-di[(1H-1,2,4-triazol-3-ilimino)] fenol, los cuales fueron incorporados en una matriz de poliuretano termoplástico (TPU) previamente disuelta en un solvente adecuado, formando películas dopadas. Tanto los complejos de LnIII como las películas de TPU prístina y dopadas con dichos complejos, fueron caracterizados mediante espectroscopía infrarroja (FTIR) con un accesorio de reflectancia total atenuada (ATR), que permitió detectar la interacción del Ln III con el TPU, además de formación de urea. A través de microscopía electrónica de barrido (SEM) acoplada a un detector de rayos X (EDX), se constató la homogeneidad en las películas dopadas. También se hicieron estudios térmicos para los complejos de LnIII y las películas, prístina de TPU y dopadas, mediante análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), determinando así un cambio en las temperaturas de descomposición, transición vítrea (Tg) y entalpías de cristalización. Esto evidencia un cambio en la estructura cristalina producto de la incorporación del complejo a las películas y de la interacción del centro metálico con el grupo carbonilo del uretano. Mediante espectroscopía dieléctrica de banda ancha (BDS), se observó una disminución en la polarización interfacial, producto de la disrupción de la cristalinidad, debido a la incorporación del complejo de LnIII en el TPU. Por último, se realizaron estudios ópticos de los complejos de LnIII y las películas dopadas con ambos complejos. Se pudo concluir que hay sensitización del centro LnIII por efecto antena, además de la obtención de luz blanca cálida para las películas con mezcla de 10% de EuIII / TbIII.

In this thesis, new EuIII and TbIII complexes have been developed with the deprotonated ligand 4-methyl-2,6-di[(1H-1,2,4-triazole-3-ilymin)] phenol. These new complexes were incorporated into a thermoplastic polyurethane matrix (TPU), previously dissolved in a suitable solvent, in order to obtain films. Both complexes and TPU based materials were characterized by FTIR-ATR spectroscopy. This technique showed interactions between the Ln III centres and the TPU functional groups. Furthermore, urea was evidenced in the FTIR spectra due to the incorporation of the LnIII ions. Scanning electron microscope coupled to an energy dispersive X-ray detector (SEM – EDX) was used to study the film morphology, showing a homogeneous dispersion of the LnIII species in the TPU matrix. Thermal studies were carried out by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). These techniques showed changes in the decomposition temperatures, glass transition temperatures (Tg) and crystallization enthalpies. These parameters indicate a disruption in the crystalline order, due to the LnIII complexes incorporated into the TPU matrix. Broadband dielectric spectroscopy (BDS) was used to obtain information about the doped TPU interface. A decrease in polarization was observed, due to the presence of LnIII species in the material, producing changes in the crystalline order. Finally, optical studies of the Ln III complexes and TPU based materials revealed the existence of antenna effect. In addition, warm white light was obtained in the materials based on TPU with a mixture of 10 % EuIII / TbIII.