Estudo das propriedades fotoluminescentes do aluminato de cálcio dopado com o európio III

Abstract

Luminescent materials have been widely applied in many areas, such as illumination, movies, artificial fibers, painting, optical markers and others. Among luminous materials, aluminates have been showed its quality, even more when they are doped or codoped with rare soil, due to its great chemical and thermal stability, not forgetting its lasting luminescent property. In this paper, structural and optical behaviors of calcium aluminate doped with europium III (Ca1-xEuxAl2O4 with x = 0%, 1%, 2% and 4% mole) were studied. The formulations were synthesized through sol-gel method and calcined at 1300°C and 1500°C, with fractions of deionized water and 1, 4- butanediol (diol) on its medium of reaction. Those parameters affected the crystalline structure, and the photocatalytic and luminescent properties of each sample. The xray diffraction (XRD) indicated the obtention of the desired phase and with great crystallinity on both temperatures, but the lowest temperature indicated secondary phases formation. The scanning electron microscopy (SEM) indicated that temperature increase makes the three-dimensional morphology become more compact and with a high degree sintering. The increase in fractions of europium in the diol reactional medium made the particles present a significant reduction on its size. On photocatalytic activity, the referred addition was unsatisfactory because the samples that indicated a higher influence on dyes degradation were the base samples with 0% of diol on the reaction and 0% of europium element. The sample’s photoluminescent spectra indicated narrows and well-defined bands that are characteristics of europium element transitions. They also indicate that the increase in fraction of both dopant and diol generated a photoluminescent properties increment and a photocatalysis reduction. The increase also affects samples’ color emission. On this paper, it was possible to evaluate that the base samples presented bluish and greenish colorations, and with the increase, mainly of europium, they presented warmer colorations that went from orange to red.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Os materiais luminescentes vêm sendo amplamente utilizados em diversas áreas, tais como: iluminação, filmes, fibras artificiais, pinturas, marcadores ópticos e outros. Entre os materiais luminosos, os aluminatos têm se destacado principalmente quando dopados ou codopados com elementos de terra rara, em virtude de sua boa estabilidade química, térmica e também pela propriedade luminescente. Neste trabalho foram estudados os comportamentos estruturais e ópticos do aluminato de cálcio dopado com o európio III (Ca1-xEuxAl2O4 com x = 0%, 1%, 2% e 4% em mol). Estas formulações foram sintetizadas pelo método sol-gel e calcinadas a 1300oC e 1500oC, cujos meios reacionais foram compostos por frações de água deionizada e 1,4-butanediol (diol). Observou-se que estes parâmetros afetaram as estruturas cristalinas e as propriedades fotocatalíticas e luminescentes das amostras. A difração de raio X (DRX) indicou a obtenção da fase desejada e com boa cristalinidade em ambas as temperaturas, no entretanto na temperatura mais baixa, houve formação de fases secundárias. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) apontou que com o aumento da temperatura tornou a morfologia que antes apresentava estrutura com ramificações tridimensionais em uma com o aspecto de maior compactação e maior grau de sinterização. E com acréscimo de frações do európio no meio reacional de diol, as partículas exibiram uma redução significativa do seu tamanho. Na atividade fotocatalítica, esta adição não foi satisfatória, uma vez que as amostras que demostraram uma maior influência na degradação de corantes foram as de base com 0% de diol na reação e 0% do elemento európio. Os espectros fotoluminescentes das amostras apresentaram bandas estreitas e bem definidas que são características das transições do elemento európio. E indicam que com o aumento da fração de dopante e do diol houve um incremento nas propriedades fotoluminescentes e uma redução na fotocatálise. Este aumento também afeta as cores de emissões das amostras. Neste trabalho foi possível avaliar que as amostras de base apresentaram colorações azuladas e esverdeadas, e com o aumento, principalmente do európio, elas exibiram colorações mais quentes que foram do laranja ao vermelho