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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.75.2022.tde-24052022-163727
Documento
Autor
Nome completo
Luan do Nascimento Passini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2022
Orientador
Banca examinadora
Manzani, Danilo (Presidente)
Araújo, Cid Bartolomeu de
Rodrigues, Lucas Carvalho Veloso
Título em português
Síntese de perovskitas duplas de haletos de Bi e de In dopadas com Ln3+ (A2B'B"X6): de fotocatálise à aplicações em termometria ótica
Palavras-chave em português
fotocatálise
fotônica
lantanídeos
perovskita
termometria ótica
Resumo em português
A pesquisa desenvolvida neste projeto, procura sintetizar haletos de perovskitas duplas sem chumbo, tanto a base de bismuto quanto de índio dopadas com íons lantanídeos, procurando entender e investigar suas propriedades optoeletrônicas, almejando o desenvolvimento de novos materiais para o campo da fotônica. Ambas as perovskitas, tanto a base de índio quanto de bismuto, apresentam propriedades óticas distintas sendo adequadas para diferentes aplicações. As perovskitas de bismuto possuem uma atividade fotocatalítica promissora sendo interessantes no campo da fotocatálise, enquanto as perovskitas de índio são mais apropriadas para fins fotoluminescentes, como para diodos emissores de luz (LEDs), termometria ótica e fotovoltaicos. Além do mais, neste trabalho foram incorporados íons lantanídeos na matriz das perovskitas de índio, visando o melhoramento das propriedades óticas da perovskita de In. Os íons lantanídeos são reconhecidos por suas propriedades espectroscópicas únicas, tornando possível expandir as aplicações das perovskitas de índio. Os íons Ln3+ são capazes de emitir fótons nas regiões do UV-Vis-IV, bem como participar de processos de transferência de energia como os mecanismos de conversão ascendente, conversão descendente e downshifting, ampliando a aplicação do material. Para sintetizar as perovskitas propostas, foi adotado uma síntese em um meio aquoso, gerando micro cristais das perovskitas. Após o término da síntese, os micro cristais obtidos foram então lavados com álcool isopropílico, centrifugado à 8000 rpm por 10 minutos e por fim, foram levados à uma estufa aquecida à 110oC por 24h. Ambas perovskitas duplas sem chumbo foram submetidas à várias técnicas de caracterização, almejando entender por completo sua estrutura, química e propriedades óticas. Além das caracterizações, foram avaliados sua atividade fotocatalítica e suas propriedades fotoluminescentes, para as perovskitas de bismuto e índio, respectivamente. Para a perovskita de bismuto, foram investigadas as influências dos haletos (Cl e Br) e da prata em sua fotocatálise, resultando em dados interessantes relacionando esses elementos e a atividade fotocatalítica da perovskita. Por fim, foram investigadas as propriedades óticas para as perovskitas de In não dopadas e as dopadas, e os resultados de luminescência mostraram a possibilidade de expandir ainda mais a aplicabilidade desse material. Nesse sentido, este trabalho está focando no campo da fotocatálise e da termometria ótica, contribuindo com os dados obtidos sobre suas propriedades optoeletrônicas bem como ampliando a aplicação desses materiais.
Título em inglês
Synthesis of Bi- and Ln3+-doped In- halide double perovskite (A2B'B"X6): from photocatalysis to optical thermometry applications
Palavras-chave em inglês
lanthanides
optical thermometry
perovskite
photocatalysis
photonics
Resumo em inglês
The research developed in this project seeks to synthesize lead-free undoped, Bi- and Ln3+-doped In-based halide double perovskites, in order to understand and investigate their optoelectronic properties searching for the development of new materials for the photonics field. Both these perovskites, Bi- and In-based, exhibit different optical properties being suitable for distinct applications. Bi-based perovskites show a very promising photocatalytic activity desirable for photocatalysis while In-based perovskites are more appropriate for photoluminescent purposes, such as light-emission-diodes (LEDs), optical thermometry and photovoltaics. Furthermore, this present work intends to incorporate lanthanide ions into In-based double perovskite matrix, scoping the enhancement of In-perovskite optical properties. Lanthanide ions are well-known for their unique spectroscopic properties being able to expand In-based perovskite applications. Ln3+ ions are capable of emitting photons in UV- Vis-IR range as well as participate in some energy conversion processes like upconversion, downshifting and downconversion mechanism, broadening and improving its application. To synthesize both perovskites, a wet chemical route was adopted, resulting in perovskite microcrystals. After the synthesis was completed, these obtained microcrystals were washed with isopropyl alcohol then centrifugated at 8000 rpm for 10 minutes, posteriorly they were dried in an oven at 110 oC for 24h. Both lead-free double halide perovskites were analyzed using several characterization techniques in order to fully understand its structure, chemical and optical characteristics. Beyond that, was evaluated the photocatalysis performance and the photoluminescence properties of Bi- and In-based perovskite, respectively. For Bi-based perovskite, the influence of silver and halides (Cl and Br) on its photocatalysis was investigated leading to some interesting insights correlating these elements and perovskite photocatalytic performance. Besides, an investigation of undoped and Ln3+-doped In-based perovskite showed new photoluminescent properties for the doped samples being able to expand even more their application. In that sense, this work had centralized efforts in photocatalysis and optical thermometry fields contributing with insights about its optoelectronic properties as well as extending its application.
 
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Data de Publicação
2022-05-25
 
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