UTILIZAÇÃO DA ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA NA CARACTERIZAÇÃO DE LiNbO3:Eu3+ PREPARADO PELO MÉTODO PECHINI
Luciana Alves de Souza1 (PG), Fabia Castro Cassanjes1 (PG), Younès Messaddeq1 (PQ), Edgar Dutra Zanotto2 (PQ) e Sidney José Lima Ribeiro1 (PQ).
1Instituto de Química, UNESP - DQI - Grupo de Materiais Fotônicos
2Universidade Federal de São Carlos - DEMa - LaMav
“palavras-chave”: niobato de lítio, método Pechini, espectroscopia eletrônica.
O método Pechini, também chamado método dos precursores poliméricos para a preparação de cerâmicas, envolve a capacidade que alguns ácidos orgânicos a-hidroxicarboxílicos possuem para formação de quelatos com a maioria dos cátions. Quando um álcool polihídrico é adicionado aos quelatos, sob aquecimento e agitação, ocorre a formação de um éster devido a condensação entre o álcool e o quelato ácido. O polímero formado apresenta grande homogeneidade na dispersão dos íons metálicos e um tratamento térmico adequado é realizado para a eliminação da parte orgânica e obtenção da fase cerâmica desejada.
O niobato de lítio é conhecido com um material ferroelétrico muito importante. A temperatura ambiente o LiNbO3 apresenta simetria romboédrica e grupo espacial R3c. Este material também apresenta um grande número de características interessantes, tais como, propriedades eletro-ópticas e propriedades não-lineares. Todas essas propriedades fazem do LiNbO3, geralmente na forma de monocristais, apropriado para algumas aplicações tais como, guias de onda ópticos, sistema de armazenamento holográfico e dobradores de frequência de lasers.
O objetivo deste trabalho inclui a preparação do LiNbO3 dopado com diferentes concentrações de Eu3+ utilizando-se o método Pechini, para sua posterior utilização na preparação de compósitos vidro-niobato de lítio.
Quantidades estequiométricas de soluções de citrato de lítio, nióbio e európio contendo polietilenoglicol foram misturadas e homogeneizadas com agitação e aquecimento a 900C. A solução foi levada ao forno, em cadinho de alumina, à temperatura de 1500C por 2 horas, nesta etapa ocorre polimerização da resina. A temperatura foi elevada para 2500C por 2 horas para eliminação da matéria orgânica. O processo final da pré-calcinação foi feito à 4000C por 4 horas. O resíduo foi retirado do cadinho e triturado em almofariz de ágata, o pó obtido foi dividido em partes e calcinados em várias temperaturas e tempo diferentes.
As fases cristalinas foram caracterizadas por difração de raios x (Difratômetro Siemens 5000, radiação de tubo de cobre, amostras na forma de pó), espectroscopia eletrônica (Espectrofluorímetro Spex FI21) e espectroscopia vibracional no infravermelho (Perkin Elmer FT-IR Spectrometer Spectrum 2000).
A fase cristalina LiNbO3 é observada para as amostras tratadas em temperaturas maiores que 600oC. Da largura dos picos de difração pode-se avaliar o tamanho dos cristalitos primários de LiNbO3. Observa-se o aumento do tamanho dos cristalitos de 0,1 a 3,0 mm com o aumento da temperatura de tratamento de 600 a 1100oC, mostrando ser possível a utilização da temperatura para o controle deste tamanho de cristalito.
A figura 1 apresenta os espectros de emissão para o LiNbO3:Eu3+ (2%) e o EuNbO4 tratados à 11000C/2h. A emissão ocorre a partir dos níveis 5D0 na configuração eletrônica 4F6 do Eu3+.
Observa-se claramente que o EuNbO4 aparece como fase contaminante na preparação do LiNbO3:Eu3+ e que a espectroscopia eletrônica é uma ótima ferramenta para detectá-la. Na figura as linhas referentes à fase EuNbO4 identificadas no espectro obtido para o LiNbO3:Eu3+ estão indicadas por setas. Além disso não se observam traços de fases cristalinas (nem através da espectroscopia eletrônica e nem através da difração de raios x) para as amostras tratadas abaixo de 600oC.
O Eu3+ substitui os cátions Li+ e Nb+5 na matriz. Estas linhas características nos espectros de emissão não são observadas nos espectros obtidos para concentrações relativas de Eu3+ abaixo de 0,5% em mol, mostrando que este é o limite de solubilidade deste íon nesta matriz.
Figura: Espectros de emissão para as amostras EuNbO4 e LiNbO3:Eu3+ (2%).
Bibliografia:
1. CASSANJES, C.F., Dissertação de Mestrado – IQ – UNESP.
2. ARIZMENDI, L., CABRERA, J.M., Phys. Rev. .B, 31 (11), 7138-7145, (1985).
3. LANFREDI, S., DOMINGUES, F.S., RODRIGUES, M.A.C., Journal Materials Chemistry, 5 (11), 1957-1961, (1995).