• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2022.tde-10052022-082857
Documento
Autor
Nome completo
Douglas Luis da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2022
Orientador
Banca examinadora
Caiut, José Maurício Almeida (Presidente)
Manzani, Danilo
Rocha, Lucas Alonso
Sousa Filho, Paulo Cesar de
Título em português
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
Palavras-chave em português
Conversão ascendente de energia
Luminescência
Partículas micrométricas
Termometria
Terras raras
Resumo em português
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.
Título em inglês
Aerosol pyrolysis synthesis and characterization of sodium and yttrium molybdate (NaY(MoO4)2) doped with lanthanide ions and energy conversion studies
Palavras-chave em inglês
Energy up-conversion
Luminescence
Micrometric particles
Rare earth
Thermometry
Resumo em inglês
Luminescent materials doped by lanthanide ions have been widely studied due to their numerous applications in different fields. Among these materials, we can highlight hosts based on molybdates, since they have good chemical stability, high refractive index and low phonon energy. Molybdates in general, with a formula MLn(MoO4)2 (M = alkali metals; Ln = lanthanides), are interesting because they have good solubility for lanthanide ions and, therefore, they are able to receive a large amount of ions without showing luminescence suppression. Thus, this work aimed to synthesize by spray pyrolysis method the host sodium yttrium molybdate (NaY(MoO4)2) doped by lanthanide ions, and the structure and morphology of these materials were characterized, as well as their photoluminescence properties. Materials doped by Eu3+ were synthesized at three different concentrations, with the aim of using it as a structural probe to study the symmetry site where the ion is inserted in the host, and to evaluate whether the used synthesis method generates materials free of secondary structures. In order to obtain energy upconverting materials, we synthesized NaY(MoO4)2 doped by Er3+ ions with concentrations ranging from 0.5 to 20% in relation to yttrium (mol/mol). The upconversion mechanisms were evaluated, and thermometry studies were performed on materials doped from 2 to 20% of Er3+ by the observation of the influence of temperature on the emission intensity of the thermally coupled levels, 2H11/2 and 4S3/2, with excitation at 980 nm. NaY(MoO4)2 doped by Pr3+ ion at a concentration of 1% and codoped by ions (Pr3+/Yb3+) with 1% Pr3+ were also synthesized, varying the concentration of Yb3+, to carry out studies of down-conversion process. The materials were obtained with spherical morphology of sizes in the range of 300 - 3000 nm with a scheelite-type tetragonal phase structure with space group I41/α. Photoluminescence studies for the Eu3+ ion indicated a single site of possible symmetry with C2v point group, indicating the absence of spurious phases. Upconversion studies for Er3+ doped materials with excitation at 980 and 1550 nm showed the involvement of two and three photons, respectively, for the emission mechanism. It was observed that the concentration of Er3+ ion also influenced the emission spectra profiles. Thermometry studies showed that the materials showed good linearity at temperatures from 213 to 473 K. The down-conversion studies for samples doped by Pr3+ and Yb3+/Pr3+ ions showed emission in the infrared range (900 - 1100 nm) with excitation at 488 nm. It was possible to observe the transfer of energy from the Pr3+ ions to the Yb3+ ion. Furthermore, PMMA films were prepared containing the particles of materials codoped with Pr3+/Yb3+ at a Yb3+ concentrations of 10 and 20%. The films showed emission profiles in the infrared region, with excitation at 488 nm, similar to those observed for only the particles. The used synthesis method showed reproducibility, and the materials obtained showed to be promising for applications in thermometry and for future studies in photovoltaic systems.
 
AVISO - A consulta a este documento fica condicionada na aceitação das seguintes condições de uso:
Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Data de Publicação
2022-05-10
 
AVISO: Saiba o que são os trabalhos decorrentes clicando aqui.
Todos os direitos da tese/dissertação são de seus autores
CeTI-SC/STI
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP. Copyright © 2001-2024. Todos os direitos reservados.