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Fig.1:
Espectros de excitação lem=475
nm do Sr2CeO4, calcinado a (a) 850°C
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Fig 2: Espectros de emissão do Sr2CeO4 , calcinado a (a) 850°C (lx=275 nm) e (b)1100°C (lx=294 nm). |
Obtenção dO LUMINÓFORO azul Sr2CeO4
Vanessa
P. Severino (IC), Simone A. Cicillini (PG), Paulo S. Calefi (PG)
e
Osvaldo A. Serra (PQ).
Av. Bandeirantes 3900, CEP 14040 901, Ribeirão Preto – SP.
Palavras-Chave: luminóforo azul, Pechini, Cério IV.
Nas últimas décadas, um grande número de materiais luminescentes (“phosphors”), consistindo de sólidos inorgânicos baseados em íons de Terras Raras ou matrizes dopadas com estes íons, têm sido estudados. Esses materiais quando excitados, convertem um certo tipo de energia em radiação eletromagnética no visível ou no infra-vermelho próximo. A absorção de energia se dá tanto pela matriz como pelo dopante/intercalante, mas em quase todos os casos, o dopante/intercalante é o emissor.
Embora as pesquisas para obtenção de luminóforos tenham começado no século passado, a necessidade de novos materiais fotônicos, incluíndo: lâmpadas fluorescentes, dispositivos eletroluminescentes, sistemas detectores de raios-X etc., exige o desenvolvimento contínuo dos mesmos. Estes devem possuir alta eficiência quântica, boa absorção da energia de excitação, adequada coloração, tempo de vida prolongado e baixo custo[1].
Uma metodologia eficaz para a obtenção de sólidos inorgânicos é o "Método Pechini" [2]. O processo é baseado na habilidade de certos ácidos poli-hidroxicarboxílicos em formar quelatos com íons metálicos. Estes quelatos podem esterificar quando aquecidos com um polialcool e polimerizar a temperaturas mais elevadas formando uma resina intermediária que a seguir é calcinada. Entre as vantagens desse método está a possibilidade de preparação de complexos de boa homogeneidade ao nível molecular e controle estequiométrico. As temperaturas requereridas são mais baixas do que nos métodos convencionais, como reações entre materiais no estado sólido ou decomposições [3].
Recentemente um composto luminescente azul foi preparado por Química Combinatorial [3]. Esta substância de fórmula Sr2CeO4 foi a seguir preparada por métodos empregando carbonatos, acetatos e oxalatos [4,5].
Este trabalho apresenta a síntese do Sr2CeO4 através do método de Pechini, sua caracterização por espectroscopia de difração de raios - X, e estudo de suas propriedades fotofísicas (espectros de excitação e emissão e medidas do tempo de vida do estado excitado).
O cerato de estrôncio foi preparado através dos nitratos de Ce+3 e de Sr+2, obedecendo a estequiometria Sr+2:Ce+3=2:1. A solução de Ce(NO3)3 foi adicionada sobre o Sr(NO3)2 sólido sob agitação e aquecimento até dissolução total. Acrescentou-se então ácido cítrico e etilenoglicol, aquecendo-se (~ 100°C) até a formação de uma resina de coloração escura, que foi calcinada a ~ 850°C em
atmosfera oxidante por 2 horas. Posteriormente o material foi mascerado e calcinado a 1100°C por mais uma hora.
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Fig.1:
Espectros de excitação lem=475
nm do Sr2CeO4, calcinado a (a) 850°C
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Fig 2: Espectros de emissão do Sr2CeO4 , calcinado a (a) 850°C (lx=275 nm) e (b)1100°C (lx=294 nm). |
Os espectros de luminescência das amostras calcinadas a 850°C e 1100°C foram realizados no espectrofluorômetro Fluorolog 3 SPEX/JOBIN YVON. O espectro de excitação para amostra calcinada a 850°C apresentou máximo em 275 nm enquanto que na amostra calcinada a 1100°C, observou-se dois máximos, 294 nm e 344 nm Os espectros de emissão apresentaram-se semelhantes para as duas temperaturas de calcinação, sendo o de 1100°C o mais intenso. A amostra a 1100°C, em ambos os máximos de excitação, também apresentou espectros de emissão semelhante. Diferente da maioria dos luminóforos de Terras Raras, o Sr2CeO4 apresentou uma banda de emissão larga e o tempo de vida igual a (40 ± 4 µs) e (44 ± 4 µs) pra as amostras calcinadas a 850°C e 1100°C, respectivamente. Estes, são longos se comparados aos tempos de vida da da transição 5d-4f do estado excitado do Ce+3 . A emissão azul foi atribuída por Danielson et al. [3] à transferência de carga de O-2 a Ce+4. Os diagramas de difração dos raios-X obtidos pelo método do pó apresentaram os picos característicos obtidos por Danielson et al [4] para o SrCeO3 e Sr2CeO4. Obtivemos portanto uma mistura que deve sofrer tratamentos térmicos para levar ao composto puro desejado.
Referências:
[1]. Sun T.X, Biotechnol Bioeng 193-201 (1999) 61:(4)
[2] Serra O.A, Cicillini S.A, Ishiki R.R,J. Alloys Comp., (no prelo).
[3] Danielson E, et al, Science 837-9 (1998) 279
[4] Danielson E, et al, J Mol Struct 229-235 (1998) 470: (1-20)
[5] Jiang Y.D, et al, Appl Phys Letters 1677-1679 (1999) 74:(12)
Agradecimentos:Capes, CNPq/PIBIC e FAPESP
