Síntese por pirólise de aerossol e caracterização de molibdato de sódio e ítrio (NaY(MoO4)2) dopados com íons lantanídeos e estudos de conversão de energia

• Autor(a) principal: Silva, Douglas Luis da
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-10052022-082857/
• topic: Conversão ascendente de energia; Energy up-conversion; Luminescence; Luminescência; Micrometric particles; Partículas micrométricas; Rare earth; Termometria; Terras raras; Thermometry

Materiais luminescentes dopados por íons lantanídeos têm sido amplamente estudados devido ao grande campo de aplicações. Dentre esses materiais podemos destacar as matrizes a base de molibdatos, uma vez que apresentam estabilidade química, alto índice de refração e baixa energia de fônon. Os molibdatos de forma geral MLn(MoO4)2 (M = metais alcalinos; Ln = lantanídeos) são interessantes por possuírem solubilidade para os íons lantanídeos e, portanto, são capazes de suportar grande quantidade destes íons sem apresentar supressão da luminescência. Desse modo, este trabalho teve como objetivo a síntese, pelo método de pirólise de aerossol, da matriz molibdato de sódio e ítrio (NaY(MoO4)2) dopada por íons lantanídeos, e a estrutura e morfologia destes materiais foram caracterizadas, bem como as propriedades de fotoluminescência. Foram sintetizados materiais dopados por íon Eu3+ em três diferentes concentrações, com o objetivo de utilizá-lo como sonda estrutural para estudar o sítio de simetria onde o íon está inserido na matriz, e avaliar se o método de síntese empregado gera materiais livres de fases secundárias. Com o objetivo de obter materiais conversores ascendente de energia, foram sintetizados NaY(MoO4)2 contendo íons Er3+ com concentrações variando-se de 0,5 a 20% em relação ao ítrio (mol/mol). Os mecanismos de conversão ascendente foram avaliados, e estudos de termometria foram concluídos para os materiais contendo de 2 a 20% de Er3+ a partir da influência da temperatura na intensidade de emissão dos níveis termicamente acoplados, 2H11/2 e 4S3/2, com excitação em 980 nm. Foram sintetizados, também, NaY(MoO4)2 dopado por íon Pr3+ na concentração de 1% e codopado por íons (Pr3+/Yb3+) com 1% de Pr3+ variando-se a concentração de Yb3+ de 1 a 20% para estudar o processo de conversão descendente de energia. Os materiais foram obtidos com morfologia esférica de tamanhos na faixa de 300 - 3000 nm com estrutura de fase tetragonal do tipo da scheelita com grupo espacial I41/α. Os estudos de fotoluminescência para o íon Eu3+ indicaram um único sítio de simetria possível com grupo de ponto C2v, indicando a ausência de fases espúrias. Os estudos de conversão ascendente para os materiais dopados por Er3+ com excitação em 980 e 1550 nm apresentaram o envolvimento de dois e três fótons, respectivamente, no mecanismo de emissão. Observou-se que a concentração de íon Er3+ também influenciou nos perfis dos espectros de emissão. Os estudos de termometria mostraram que os materiais apresentaram linearidade na temperatura de 213 a 473 K. Os estudos de conversão descente de energia para as amostras dopadas por íons Pr3+ e Yb3+/Pr3+ apresentaram emissão na região do infravermelho próximo (900 - 1100 nm) com excitação em 488 nm. Foi possível observar a transferência de energia dos íons Pr3+ para o íon Yb3+. Além disso, foram preparados filmes de PMMA contendo as partículas dos materiais codopados com Pr3+/Yb3+ com concentração de 10 e 20% de Yb3+. Os filmes apresentaram perfis de emissão na região do infravermelho, com excitação em 488 nm, semelhantes aos observados para apenas as partículas. O método de síntese empregado apresentou reprodutibilidade, e os materiais obtidos apresentaram-se promissores para aplicação em termometria e para futuros estudos em sistemas fotovoltaicos.