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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Importância da nanoestruturação hierárquica de nanopartículas caroço@multicasca de ZrO2 e Y2O3 dopadas com íons Ln(III) na obtenção de luz branca
Title Alternative: Importance of the hierarchical nanostructure of core@multishell Ln(III)-doped ZrO2 and Y2O3 nanoparticles in obtaining white light emission
Author: Oliveira, Cristine Santos de, 1990-
Advisor: Mazali, Italo Odone, 1972-
Abstract: Resumo: Neste projeto estudou-se a nanoestruturação hierárquica de nanopartículas de ZrO2 e de Y2O3 co-dopadas com íons Eu(III), Tb(III) e Tm(III) para a obtenção de emissão de luz branca, combinando as propriedades de elevadas resistências térmica e química, baixa energia de fônon, transparência no visível e baixa toxicidade destes óxidos, com as propriedades de luminescência dos Ln(III), como linhas de emissão estreitas no visível e longos tempos de vida. Utilizando-se o método de CID construiu-se nanopartículas de tamanho controlado com estrutura caroço@multi-casca de elevada cristalinidade através da alternância de precursores, buscando-se a emissão de luz branca equilibrando-se as dopagens dos diferentes lantanídeos emissores, concomitantemente com o seu isolamento dos demais diferentes íons dopantes, de modo a não ocorrer transferência de energia entre diferentes Ln(III). Obteve-se nanopartículas cristalinas esferoidais dispersas no interior dos poros da sílica suporte, com tamanho médio entre 4 e 5 nm, e estrutura cristalina tetragonal para ZrO2 e cúbica para Y2O3. Através da combinação do método de aproximação da massa efetiva e dados experimentais de absorção no UV-Vis obteve-se a variação da banda proibida do ZrO2 em função do número de CIDs, a ver pela interação de espécies Si-O-Zn do recobrimento de ZnO com estas nanopartículas. A fotoluminescência mostrou-se dependente da ordem das camadas dopadas, sendo que quanto mais interna a camada dopada maior a intensidade de emissão dos íons, especialmente para íons Tb(III) no caso do ZrO2 e para íons Eu(III) no caso do Y2O3. Com esta variação deslocou-se a emissão final das amostras de verde a ciano com o distanciamento da camada dopada de Tb(III) do caroço da partícula para ZrO2, e de magenta a branco-róseo com a mesma variação para Eu(III) nas partículas de Y2O3, com ?exc = 260 nm. O recobrimento prévio do interior do suporte de sílica porosa com ZnO na tentativa de supressão de grupos (-OH) resultou numa melhoria considerável da emissão dos íons Eu(III) e numa diminuição da intensidade de emissão dos íons Tb(III) para as partículas de ZrO2, e com ajustes adicionais sobre a concentração dos íons obteve-se emissão branca pura e branca amarelada, ou quente, ambas buscadas na pesquisa para formulação de LEDs

Abstract: Materials for white light emission based on Ln(III)-doped ZrO2 have been studied for the combination of ZrO2 properties like high termal and chemical resistance, large band gap, low phonon energy and low termal conductivity and toxicity, with emissive lanthanide ions narrow emissions and long lifetimes, such as Eu(III) and Tb(III). Pure and Ln(III)-doped ZrO2 and Y2O3 nanoparticles have been synthesized using the impregnation-decomposition cycles (IDCs) method, which promoted a hierarchical layer-by-layer structure, alternating pure and (Eu(III), Tb(III) and/or Tm(III))-doped ZrO2 or Y2O3, using the porous Vycor glass (PVG) as a mesoporous silica growth support. The nanoparticles have shown ample dispersion throughout the pores of PVG, average size of 5 nm after 13 IDCs, tetragonal structure for ZrO2 systems and cubic for Y2O3. From the photoluminescence spectroscopy results large emission bands of the PVG host have been observed in the range of 400-500 nm, and narrow emissions attributed to Tb(III) 5D4?7F6-0 and Eu(III) 5D0?7F0-4. With ?exc = 260 nm an increase in emission intensity has been observed for Tb(III) emissions in the ZrO2 system, and for Eu(III) emissions in the Y2O3 system, the closer their doped layers are to the core of the nanoparticle. No Tm(III) emissions have been observed, which are probably suppressed or overlapped by PVG emissions in the same region. From excitation spectra no energy transfers have been observed between the Ln(III) ions, only transfers from Zn-O-Si species to PVG in systems containing a ZnO covering layer. For the systems without the ZnO covering layer, with ?exc = 260 nm for ZrO2 the relative intensity of Tb(III) emissions is higher than those of Eu(III) and PVG, resulting in a greenish emission, reaching cyan the further away is the Tb(III)-doped layer. For Y2O3 on the other hand, the Eu(III) emissions intensity was either more intense or very similar to Tb(III), in a way that its final emission goes from magenta to purple-white. With ?exc = 350 nm only PVG emissions and low intensity Tb(III) emissions have been observed, and with ?exc = 393 nm only PVG and Eu(III) emissions were observed, confirming there is no energy transfer from Tb(III) to Eu(III). With the ZnO coating layer over the PVG, the Eu(III) emission was considerably improved, and it was possible to tune the final emission to pure white and warm white, both interesting for applications in white light emission and LEDs
Subject: Nanoestruturação
Nanopartículas de ZrO2
Nanopartículas de Y2O3
Luz branca
Lantanídeos
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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