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Document Type: Tese
Title: Produção de nanopatículas de Y2O3 puro e dopado com Neodímio utilizando água de rio
Authors: Carvalho, Iure da Silva
Issue Date: 22-Feb-2017
Advisor: Macedo, Zélia Soares
Resumo : Nos últimos anos, o uso de rotas de síntese com baixo impacto ambiental vem despontando como um diferencial e sendo largamente proposta pela comunidade cientifica para a produção de vários materiais. Neste cenário, processos sol-gel modificados tem ganhado evidência por utilizar agentes alternativos em substituição aos alcóxidos metálicos empregados no método convencional. A rota de síntese proposta neste trabalho é uma das vertentes do sol-gel modificado, pois explora a capacidade de complexação da matéria orgânica natural (MON) contida em água de rio para a produção de nanomateriais. O presente trabalho aborda o desenvolvimento dessa nova rota de síntese ecologicamente amigável para a produção de nanopartículas de óxido de ítrio puro e dopado com neodímio. O Y2O3 (ou ítria) apresenta algumas propriedades físicas e químicas particularmente interessantes para inúmeras aplicações tecnológicas como band gap largo, baixa energia de fônons, alta estabilidade térmica, e ainda é considerada uma excelente matriz hospedeira para íons terras-raras. Temperatura de calcinação, a concentração e pH da solução inicial foram os parâmetros investigados inicialmente. Através das medidas de DRX constatou-se que a fase cristalina única foi obtida na temperatura de 450º C para todas as amostras puras, sem influências significativas do pH e da concentração. As amostras dopadas com Nd3+ foram calcinadas em 450, 700 e 1000º C. Foram obtidas amostras com tamanhos de cristalito estimados entre 10 e 25 nm. Os padrões de difração destas amostras não apresentaram fases secundárias relacionadas ao dopante, confirmando que este foi adequadamente incorporado na matriz. Os espectros de emissão fluorescente revelaram maior intensidade nas concentrações de 0,5 e 1 mol% de Nd3+. Por outro lado, as amostras com concentrações de 2 e 3 mol% de Nd3+ apresentaram baixa intensidade luminescente devido aos processos de relaxação cruzada e migração de excitação. Influência do tamanho de cristalito na intensidade luminescente também foi observada. As amostras com menores tamanhos, calcinadas a 450º C, apresentaram baixa intensidade nas emissões devido à alta concentração de radicais OH adsorvidos, que representam um canal de supressão fluorescente em nanopartículas. Através do tratamento térmico realizado posteriormente a baixas temperaturas, os efeitos de supressão causados pelas hidroxilas foi reduzido, possibilitando a obtenção de nanopartículas de Y2O3:Nd3+ com maior eficiência luminescente e tamanhos reduzidos de partículas.
Abstract: In recent years, the use of synthesis routes with low environmental impact has emerged as a differential and is widely proposed by the scientific community for the production of various materials. In this scenario, modified sol-gel processes have gained evidence for using alternative agents in place of the metal alkoxides employed in the conventional method. The route of synthesis proposed in this work is one of the slopes of the modified sol-gel, as it explores the complexing capacity of the natural organic matter (NOM) contained in river water for the production of nanomaterials. The present work deals with the development of this new route of ecologically friendly synthesis for the production of neodymium doped pure yttrium oxide nanoparticles. Y2O3 (or yttria) has some particularly interesting physical and chemical properties for numerous technological applications such as wide band gap, low phonon energy, high thermal stability, and is still considered an excellent host matrix for rare earth ions. Calcination temperature, concentration and pH of the initial solution were the parameters investigated initially. Through the XRD measurements it was found that the single crystalline phase was obtained at the temperature of 450 º C for all pure samples, without significant influences of pH and concentration. Samples doped with Nd3+ were calcined at 450, 700 and 1000º C. Samples with estimated crystallite sizes between 10 and 25 nm were obtained. The diffraction patterns of these samples did not show secondary phases related to the dopant, confirming that it was suitably incorporated in the matrix. The fluorescence emission spectra showed higher intensity at concentrations of 0.5 and 1 mol% of Nd3+. On the other hand, the samples with concentrations of 2 and 3 mol% of Nd3+ presented low luminescent intensity due to the processes of cross relaxation and excitation migration. Influence of crystallite size on luminescent intensity was also observed. The samples with smaller sizes, calcined at 450º C, presented low emission intensity due to the high concentration of adsorbed OH radicals, representing a channel of fluorescent suppression in nanoparticles. Through the heat treatment carried out at low temperatures, the suppression effects caused by the hydroxyls were reduced, allowing the obtainment of nanoparticles of Y2O3: Nd3+ with higher luminescent efficiency and reduced particle sizes.
Keywords: Física
Nanopartículas
Compostos de ítrio
Óxidos
Água
Óxido de ítrio
Água de rio
Nanoparticles
River water
Yttrium oxide
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Sponsorship: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Language: por
Country: Brasil
Publisher / Institution : Universidade Federal de Sergipe
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: CARVALHO, Iure da Silva. Produção de nanopatículas de Y2O3 puro e dopado com Neodímio utilizando água de rio. 2017. 93 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2017.
Rights: Acesso Aberto
URI: https://ri.ufs.br/handle/riufs/5272
Appears in Collections:Doutorado em Física

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