Investigação fotoluminescente de sistemas contendo alumina dopada com íons terras raras preparados pelos métodos cerâmico combustão e pechini / Fotoluminescent study of alumina doped with rare earth ions: obtained by ceramic, combustion and pechini methods

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2005

RESUMO

Neste trabalho foram preparadas as amostras Al2O3:TR3+ (TR3+=Eu, Gd) pelos métodos cerâmico, combustão e Pechini, calcinadas de 400 - 1400 ºC. Os difratogramas de raios X sugerem que as amostras calcinadas em menores temperaturas apresentam-se como sistemas amorfos, que com a elevação da temperatura de calcinação transformam-se na fase cúbica das aluminas ativadas (γ-Al2O3). A partir de 1200 ºC forma-se a fase hexagonal de α-Al2O3, altamente cristalina e termoestável. O tamanho dos cristalitos foi determinado pelo método de Scherrer a partir dos respectivos difratogramas. Em geral, os espectros no infravermelho de Al2O3:Eu3+ apresentaram estiramentos relativos aos grupos tetraédricos [AlO4] condensados e/ou isolados indicando a presença de fase γ-alumina. Foi também observada a existência de bandas em regiões de menores energias atribuídas às freqüências de estiramento de grupos octaédricos [AlO6] relativas à fase α-alumina (coríndon). A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) indicou que as partículas obtidas pelo método cerâmico apresentam menor tamanho e uma morfologia mais uniforme comparados com aquelas obtidas pelos métodos de combustão e Pechini. Os espectros de emissão (λ exc. = 320 nm) do sistema Al2O3:Gd3+ não apresentam as bandas finas oriundas dos íons Cr3+ observadas nos espectros da alumina não dopada, indicando que íon Gd3+ suprime a luminescência destes íons. Os espectros de excitação das amostras Al2O3:Eu3+ preparadas pelo três métodos apresentam uma banda larga atribuída aos defeitos da matriz Al2O3 e à banda LMCT do O→Eu3+, enquanto que as bandas finas são atribuídas às transições 7F0#&8594;5DJ, 5HJ e 5LJ oriundas do íon Eu3+. Os espectros de emissão dos sistemas Al2O3:Eu3+ (1%), obtidos pelos métodos de combustão, cerâmico e Pechini, e calcinados de 400 - 1100 ºC (λexc. = 394 nm) apresentam bandas alargadas atribuídas às transições 5D0→7FJ do íon Eu3+, sugerindo a ocupação de diferentes sítios de simetria neste sistema evidenciado através do alargamento inomogêneo das bandas atribuídas às transições 4f-4f do íon terra rara. A presença da inomogeneidade das transições eletrônicas 5D0→7FJ para Al2O3:Eu3+ (1%) calcinada de 400 a 1000 ºC sugere que este sistema apresenta predominância da fase gama (γ-Al2O3:Eu3+). A conversão da γ-Al2O3 (fase metaestável) em α-Al2O3 (fase estável - coríndon) promove alterações significativas nos espectros de emissão (λexc. = 394 nm). As amostras calcinadas de 1100 a 1400 ºC exibem um pico fino de alta intensidade (695 nm) atribuídas à linha R do íon Cr3+. A curva de decaimento luminescente do nível emissor 5D0 apresentou um comportamento bi-exponencial indicando que o íon Eu3+ encontra-se em um ambiente químico com diferentes sítios de simetria. O sistema Al2O3:Eu3+ preparado pelo método de combustão (400 - 1100 ºC) apresenta um aumento nos valores dos parâmetros de intensidades Ω2 com o aumento da temperatura de calcinação promovendo uma elevação do caráter covalente da interação metal-doador. Os valores da eficiência quântica de emissão (η) dos sistemas Al2O3:Eu3+ apresentam-se maiores comparados com outros sistemas vítreos. Observa-se que as coordenadas CIE dos compostos Al2O3:Eu3+ localizam-se próximas ao vértice correspondente à cor vermelha sugerindo uma grande contribuição desta cor.

ASSUNTO(S)

pechini fotoluminescencia pechini alumina rare earths photoluminescence alumina terra rara

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