00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/2337
Tipo: Dissertação
Título: Otimização do tempo de tratamento térmico de nonocristais core e core-shell de LaF3 dopados com íons terra raras
Título(s) alternativo(s): Optimization of the thermal treatment time of nanocrystals core and core-shell of LaF3 doped with rare land ions
Autor(es): Sousa , Michael Ronnes Medeiros de
Primeiro Orientador: Silva, Carlos Jacinto da
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silva , Wagner Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee1: Amorim, Heron Teixeira
metadata.dc.contributor.referee2: Vermelho, Marcos Vínicius Dias
Resumo: Nesta dissertação investigamos a otimização do tempo de tratamento térmico (TT) de nanocristais core e core-shell de LaF3 dopados e co-dopados com íons terras-raras. Para isso foram sintetizados vários conjuntos de amostras e submetidos a TT em 500oC por diferentes tempos [0 (sem TT), 5, 10, 30, 90 e 180 minutos]. Caracterizações estruturais usando difração de raios-X, FTIR e espectroscopia Raman foram realizadas, e ópticas por meio de luminescência. Foi observado que o TT não muda a fase hexagonal do LaF3; os picos de difração são intensificados devido ao melhoramento da cristalinidade; e impurezas de hidroxilas O-H e moléculas de H2O são significativamente reduzidas. Nas amostras core foi observado que os modos de vibração de O-H e H2O diminuem mais no tempo de TT de 180 minutos. No entanto, nas amostras core-shell co-dopadas com Yb/Er, pouca ou quase nenhuma diferença foi observada nos resultados de FTIR para tempos de TT a partir de 30 minutos. Em relação as propriedades ópticas, as emissões aumentam significativamente com o tempo de TT para todas as amostras estudadas, embora com comportamentos distintos. As amostras core-shell com Yb3+ no shell, mesmo aquelas com uma segunda camada não dopada, apresentaram uma redução nas emissões para o TT por 180 minutos em comparação com 90 minutos. Isso é uma indicação do efeito do TT na superfície fazendo o íon Yb3+, que é um excelente doador de energia, interagir mais com a superfície das nanopartículas. Por outro lado, as amostras somente core co-dopadas com Er/Yb apresentaram emissão parecida nos tempos de TT de 90 e 180 minutos, provavelmente por existir uma competição menor entre as transferências de energias do Yb3+ para o Er3+ que do Yb3+ para as impurezas de superfície. Podemos afirmar, portanto, que o tempo otimizado de TT em 500oC é 90 minutos, inclusive para as emissões no infravermelho próximo do Er3+ em 1550 nm. Já as amostras dopadas com Eu3+, os melhores tempos de TT foram: a partir de 30 minutos para amostras core e 180 minutos para core-shell. Para as amostras dopadas com Nd3+, as core-shell apresentaram uma evolução mais regular, provavelmente devido à blindagem do shell. Também foi notável a similaridade das intensidades dos espectros para as amostras TT em 90 e 180 minutos para ambos os conjuntos (core e core-shell). Portanto, o TT em 500 oC por 90 min é suficiente para obter o efeito desejado de eliminação de impurezas e aumento das emissões do íon Nd3+. Por fim, é importante dizer que outras medidas são necessárias para uma melhor compreensão do que está ocorrendo nas superfícies das nanopartículas e devem ser feitas em breve.
Abstract: In this work, we investigated the annealing time optimization of core and core-shell LaF3 nanocrystals doped and co-dopados with rare earth ions. To this, several sets of LaF3 samples were synthesized and submitted to thermal treatment (TT) at 500oC for different times [0 (no TT), 5, 10, 30, 90, and 180 minutes]. Structural characterizations using x-ray diffraction, FTIR, and Raman spectroscopy were carried out, and optical characterization by means of luminescence. It was observed that the TT does not change the hexagonal phase of LaF3; the diffraction peaks are enhanced due to crystallinity improvement; and impurities of hydroxyl groups (O-H) and of H2O molecules are significantly reduced. In the core samples, these O-H and H2O vibration modes are more reduced for 180 minutes of TT. However, for the Yb/Er co-doped core and core-shell samples, little or almost no difference was observed in the FTIR results for TT times from 30 minutes. Regarding the optical properties, the emissions increased significantly with the time of TT for all the investigated samples, although with different behaviors. The core-shell samples with Yb3+ in the shell, even those ones with a second undoped shell, showed a reduction in the emissions for 180 minutes of TT compared to those for 90 minutes of TT. This is an indication of the TT effect on the surface making the Yb3+ ion, which is an excellent energy donor, interacts more with the surface of the nanocrystals. On the other hand, the samples only core, co-doped with Yb/Er, exhibited similar emission for TT of 90 and 180 minutes, most likely because there is less competition between the energy transfer from Yb3+ to Er3+ than from Yb3+ to surface impurities. We can say, therefore, that the optimized time of TT at 500 oC is 90 minutes, including for the near-infrared emission from Er3+ ions at 1550 nm. In relation to the Eu3+ doped samples, the best TT times were: from 30 minutes for core samples and 180 minutes for core-shell. For Nd3+ doped samples, the core-shell showed a more regular evolution, likely due to the shielding effect of the shell. It was also noted the similarity of the emission intensities for samples under TT for 90 and 180 minutes for both set of samples (core and core-shell). Therefore, the TT at 500 oC during 90 minutes is sufficient to obtain the desired effect of removing impurities and increasing the Nd3+ emission. Finally, it is important to say that other measures are necessary for a better understanding of what is occurring on the surfaces of nanoparticles and they should be done soon.
Palavras-chave: Nanopartículas
Luminescência
Core-shell – Tratamento térmico
Nanoparticles
Luminescence
Annealing
Core-shell
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada
Citação: SOUSA, Michael Ronnes Medeiros de. Otimização do tempo de tratamento térmico de nonocristais core e core-shell de LaF3 dopados com íons terra raras. 2016. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física da Matéria Condensada) – Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2337
Data do documento: 30-mar-2016
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF



Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.