Synthesis and characterization of new layered and microporous photoluminescent silicates - Kostova, Mariya Hristova (2011)
Esta tese tem como principal objectivo a síntese, a caracterização estrutural e o estudo das propriedades de fotoluminescência de novos silicatos, lamelares e microporosos de terras raras. As técnicas de caracterização utilizadas foram a difracção de raios-X de pós e de mono-cristal, a microscopia electrónica de varrimento, as análises térmica e elementar, e as espectroscopias de fotoluminescência, ressonância magnética nuclear, Raman e infravermelho. Os silicatos de terras raras cristalinos foram obtidos por síntese hidrotérmica em condições de temperatura e pressão moderadas. Os silicatos lamelares AV-22, K3[(RE)Si3O8(OH)2], RE3+=Y3+, Eu3+, Er3+ ,Tb3+, Gd3+ e Ce3+ são sistemas hóspede-hospedeiro convenientes para criar materiais multifuncionais com um amplo leque de propriedades. A estrutura dos materiais AV-22 foi determinada por difracção de raios-X de mono-cristal. Os materiais Tb- e Eu-AV-22 são emissores de luz visível (verde e vermelho, respectivamente), com eficiências comparáveis à dos padrões usados em lâmpadas comerciais, enquanto que Er-AV-22 é um emissor de infravermelho, à temperatura ambiente. A incorporação de Ce3+ e Tb3+ no mesmo silicato lamelar cria um efectivo canal de transferência da energia do primeiro para o segundo. Após calcinação a 650 ºC, os materiais AV-22 sofrem uma transformação de fase, convertendo-se em uma estrutura de poros estreitos, conhecida como AV-23, K3[RESi3O9], RE3+=Y3+, Eu3+, Er3+ e Tb3+. O valor da radiância da amostra Tb-AV-23 é semelhante à do padrão (Gd2O2S:Tb) verde de Tb3+. O processo de calcinação aumenta a intensidade da emissão de Er3+ (essencialmente devido à remoção de grupos OH) e a importância das interacções Er3+-Er3+ como um mecanismo de extinção da fotoluminescência. Os silicatos microporosos AV-24, K7Ln3Si12O32⋅3H2O, Ln3+=Eu3+, Sm3+, Tb3+ e Gd3+ constituem o primeiro sistema que possui dímeros Ln-O-Ln isolados em uma matriz siliciosa, exibindo uma emissão característica: o tempo de vida do estado excitado 5D0 é notavelmente longo, ca. 10 ms a 10 K. A estrutura de todos estes silicatos admite a inclusão de um segundo (ou até mesmo um terceiro) tipo de ião Ln3+ na rede cristalina, permitindo um ajuste (muitas vezes fino) das propriedades de fotoluminescencia.