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Document Type: Dissertação
Title: Produção e caracterização de aluminosilcatos luminescentes para aplicações industriais
Other Titles: PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF ALUMINOSILCATOS LUMINESCENT FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS
Authors: Teixeira, Verônica de Carvalho
Issue Date: 5-Mar-2010
Advisor: Valério, Mário Ernesto Giroldo
Resumo : Este trabalho teve como objetivo a produção e a caracterização de pós cerâmicos de aluminosilicatos de cálcio puro e dopado através dos métodos sol-gel protéico e de uma nova rota, a qual combina o método sol-gel protéico à síntese de estado sólido. O método sol-gel protéico utiliza água de coco (Cocos nucifera) como solvente de partida dos precursores solúveis do material a ser obtido. Porém, na produção de aluminosilicatos uma das fontes de silício utilizada foi SiO2, que não é solúvel em água de coco. Em função disso, vários procedimentos foram testados para a síntese desse material. Desta maneira, tornou-se necessária a proposta de uma rota híbrida de produção, a qual combinasse diferentes metodologias para a produção dos pós cerâmicos. Para a metodologia sol-gel protéico usual, utilizou-se tetraetilortosilicato (TEOS) como fonte de Si. A fim de determinar as melhores condições de tempo e temperatura de calcinação nas diferentes rotas de produção, utilizou-se as técnicas de caracterização de análise térmica e DRX. De acordo com as análises de DTA um pico exotérmico em 930°C indica a formação de fases cristalinas no material produzido com SiO2. Para aquele produzido com TEOS essa etapa é verificada em ~850°C. Através da difração de raios-X observou-se a produção da fase cristalina única através das duas metodologias, porém a temperaturas de calcinação diferentes: 1000°C para o material produzido com TEOS, e 1300°C para aquele produzido com SiO2. Fez-se o cálculo do tamanho de cristalito através da equação de Scherrer e este indicou a produção de materiais nanométricos em ambas as rotas de preparação. Esses resultados também confirmados através de MET. Observou-se ainda colorações diferenciadas paras as amostras co-dopadas e dopadas, calcinadas em diferentes condições. De acordo com os resultados das análises ópticas através da absorção óptica, o band gap óptico do sistema Ca2Al2SiO7 foi determinado e é da ordem de ~6 eV. Foram observadas ainda que a combinação dos dopantes Ce3+ e Mn2+ sugerem um processo de transferência de energia na qual a emissão do Ce3+, relacionado com a transição 5d1  4f1, excita ressonantemente a transição 6A1(S)  4A1g/4Eg(G) do íon manganês seguida da emissão associada a transições do Mn2+. O digrama de níveis de energia foi obtido para o Ce3+ e as transições associadas ao Mn2+ foram identificadas através do diagrama de Tanabe-Sugano, como primeira aproximação.
Abstract: This work aimed the synthesis and characterization of pure and doped calcium aluminosilicates using the proteic sol-gel method and by a new route, which combines the proteic sol-gel method with the solid state synthesis. In the proteic sol-gel method, coconut water (Cocos nucifera) is used as a starting solvent. But for the aluminosilicates synthesis, one of the sources of silicon used was the SiO2, which is not soluble in coconut water. Because of that many procedures were tested to synthesize this material. Therefore it was necessary to propose a new hybrid route that would combine different methodologies to produce ceramic powders. For the usual proteic sol-gel methodology, tetraethylortosilicate (TEOS) was used as the source of Si. In order to determine the best conditions of calcination time and temperature for the different routes of calcium aluminosilicate production, thermal analysis and powder x-ray diffraction (DRX) techniques were used. According to the (DTA) analysis, an exothermic peak at 930°C indicates the formation of crystalline phase in the material produced with SiO2. For the one produced whit TEOS, this step is verified around 850°C. From the XRD patterns, it was possible to observe the production of the single crystalline phase in both methodologies, however at different calcination temperatures: 1000°C for the material produced via sol-gel, with TEOS, and 1300°C for the one produced by the hybrid methodology. The crystallite size was evaluated using the Scherrer‟s equation, and the results indicated that the calcined powders in both preparation routes are in nanometric scale. These results were confirmed using the transmission electronic microscopy. Different colorations were observed on the co-doped and calcined doped samples in different conditions. The optical properties of the material were studied and, according to the results obtained using OA, the optical band gap of the Ca2Al2SiO7 system is ~6 ev. It was also observed that the combination of the dopants Ce3+ and Mn2+ indicates an energy transfer process in which the Ce3+ emission, related to the 5d1  4f1 transition, excites resonantly the 6A1(S)  4A1g/4Eg(G) transition of the Mn2+ ion, followed by the emission associated to Mn2+ transitions. Beyond that, the energy level diagram was obtained for the Ce3+ and the transitions associated to the Mn2+ were identified using the Tanabe-Sugano diagram, as a first approximation.
Keywords: Aluminossilicatos
Sol-gel protéico
Rota híbrida
Transferência de energia
Aluminosilicates
Proteic sol-gel method
Hybrid route
Energy transfer
Subject CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Sponsorship: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Language: por
Country: BR
Publisher / Institution : Universidade Federal de Sergipe
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citation: TEIXEIRA, Verônica de Carvalho. PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF ALUMINOSILCATOS LUMINESCENT FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS. 2010. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2010.
Rights: Acesso Aberto
URI: https://ri.ufs.br/handle/riufs/3546
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