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Síntese e investigação espectroscópica de novos fósforos dopados com Ti e ´CePOT.3+´ para aplicação em luminescência persistente e iluminação de estado sólido (2015)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: CARVALHO JUNIOR, JOSé MIRANDA DE - IQ
  • Unidades: IQ
  • Sigla do Departamento: QFL
  • Subjects: ESPECTROSCOPIA (ESTUDO); FOTOLUMINESCÊNCIA; ZIRCÔNIA; MATÉRIA CONDENSADA; TERRAS RARAS; TITÂNIO
  • Language: Português
  • Abstract: Os materiais luminescentes convencionais produzidos industrialmente e aplicados em dispositivos fotônicos são baseados em matrizes inorgânicas contendo íons terras raras (TR). Entretanto, devido à grande flutuação de preço nas matérias primas de óxido de terras raras, se torna necessário a busca por materiais alternativos. Dessa forma, materiais luminescentes baseado em matrizes inorgânicas dopadas com íons ´TiPOT.n+´ foram preparadas. Os materiais luminescentes de Zr´OIND.2´ não dopado e dopado com íons ´TiPOT.n+´ e T´RPOT.3+´ foram preparados pelo método sol-gel com diferentes razões W = [´HIND.2´O]/[TBZ] (TBZ: butóxido de zircônio) e calcinado a diferentes temperaturas (500, 600, 800 e 1000°C). Além disso, o método de aquecimento dielétrico assistido por radiação micro-ondas foi utilizado para preparar a série de oxissulfetos de terras raras (T´RIND.2´´OIND.2´S; TR: La, Gd e Y) e ´LuIND.2´´OIND.3´ dopados com íons Ti e Mg, bem como o material ´YIND.3´´AlIND.5´´OIND.12´ dopado com íons ´CePOT.3+´. Os materiais foram caracterizados estruturalmente pela técnica de difração de raios X pelo método do pó, seguida do refinamento pelo método de Rietveld para extração dos parâmetros estruturais. Diferentes composições de fase tetragonal (t-) e monoclínica (m-) de Zr´OIND.2´ foram obtidas com a variação dos parâmetros de síntese. Os resultados indicaram que a fase cristalina influencia diretamente nas propriedades ópticas dos materiais. As fases tetragonal e monoclínica da matriz de Zr´OIND.2´, exibem cores de emissão azul e verde, respectivamente. Os dados de microscopia eletrônica de transmissão foram utilizados para caracterizar os nanocristais que possuem tamanho de partícula média de 50 nm. Os estados de valência dos íons TR dopados nos materiais de Zr´OIND.2´ foram analisados utilizando a técnica de XANES, enquanto que a valênciado íon Ti foi sondada pela técnica de EPR. A espectroscopia XANES por radiação Síncrotron foi utilizada para estudar a variação de valência dos íons Pr e Tb dopados na matriz de Zr´OIND.2´ quando co-dopadas com íons ´GdPOT.3+´ que favorecem a formação de vacâncias de óxido, que possibilitam a redução T´RPOT.IV´ → T´RPOT.3+´. Os materiais de Zr´OIND.2´ foram estudados espectroscopicamente com a finalidade de inferir que a luminescência da matriz é oriunda de íons ´TiPOT.3+´ presentes como impurezas na rede cristalina. Todos os materiais dopados com íons Ti apresentaram bandas de emissão largas e intensas de cores sintonizáveis desde o azul até vermelho, devido aos diferentes deslocamento das bandas relacionadas aos níveis ´3DPOT.1´ do íon ´TiPOT.3+´ em diferentes ambientes químicos. Os íons ´SPOT.2-´ promovem um deslocamento das bandas de emissão para região do vermelho. Também foi investigado o fenômeno da luminescência persistente dos materiais dopados com íons Ti e estudado a influência da co-dopagem de íons geradores de vacâncias de óxido na duração da luminescência persistente. Os dados permitiram o desenvolvimento de mecanismos da luminescência persistente em função das matrizes e íons dopantes. Também, o fósforo ´YIND.3´´Al IND.5´´O IND.12:´CePOT.3+´ foi montado a base de um polímero óptico de silicone e utilizando um LED de GaN de alta potência. O dispositivo de iluminação de estado sólido gera luz branca de alta intensidade com rendimentos quânticos (Φ) da ordem de 80%. Por fim, os processos fotoluminescentes do íon ´TiPOT.n+´ e ´CePOT.3+´ dopado em diferentes matrizes proporcionaram a ampliação da gama de materiais inorgânicos para conversão de energia, que contribui para a pesquisa em materiais economicamente viáveis e sustentáveis
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  • Data da defesa: 09.10.2015
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    • ABNT

      CARVALHO JUNIOR, José Miranda de; BRITO, Hermi Felinto de. Síntese e investigação espectroscópica de novos fósforos dopados com Ti e ´CePOT.3+´ para aplicação em luminescência persistente e iluminação de estado sólido. 2015.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-15122015-091157/ >.
    • APA

      Carvalho Junior, J. M. de, & Brito, H. F. de. (2015). Síntese e investigação espectroscópica de novos fósforos dopados com Ti e ´CePOT.3+´ para aplicação em luminescência persistente e iluminação de estado sólido. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-15122015-091157/
    • NLM

      Carvalho Junior JM de, Brito HF de. Síntese e investigação espectroscópica de novos fósforos dopados com Ti e ´CePOT.3+´ para aplicação em luminescência persistente e iluminação de estado sólido [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-15122015-091157/
    • Vancouver

      Carvalho Junior JM de, Brito HF de. Síntese e investigação espectroscópica de novos fósforos dopados com Ti e ´CePOT.3+´ para aplicação em luminescência persistente e iluminação de estado sólido [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-15122015-091157/


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