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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Preparação e estudo das propriedades fotoluminescentes de nanoestruturas de In2O3 puro e dopado com íons La3+ e Er3+
Author: Lemos, Samantha Custódio Silva
First Advisor: Lima, Renata Cristina de
First member of the Committee: Nossol, Edson
Second member of the Committee: Ferrari, Jefferson Luís
Summary: No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de óxido de índio (In2O3) puro e dopado com diferentes concentrações de íons terras-raras (TR), La3+ e Er3+, a partir da preparação do hidróxido de índio (In(OH)3) pelo método hidrotérmico de micro-ondas seguido da sua calcinação em forno de micro-ondas. Os precursores de In(OH)3 puro e dopados com íons TR foram sintetizados à 140ºC com curto tempo de reação de 2,0 min e, a partir da calcinação destes materiais em forno de micro-ondas à 350ºC por 2,0 min foram obtidas partículas de In2O3 puro e dopado. Os difratogramas de raios X mostraram a formação da fase cúbica para a amostra de In2O3 puro e da mistura de fases, cúbica e romboédrica, para as amostras dopadas com diferentes concentrações dos íons La3+ e Er3+, indicando que a adição dos íons TR na rede do In2O3 leva a um rearranjo estrutural com formação da segunda fase observada. Os modos Raman característicos para as estruturas cúbica e romboédrica do In2O3 foram observados para as amostras pura e dopadas, respectivamente, sendo que a presença dos íons TR gera distorções locais causando uma desordem à curto alcance na estrutura do In2O3. As mudanças estruturais decorrentes do efeito da incorporação dos íons Er3+ e La3+ também foram observadas nas imagens de padrões de difração de elétrons. Nanopartículas em torno de 8 nm com formas arredondadas à cúbicas, sendo que a amostra dopada com maior concentração de íons La3+ exibiu uma morfologia cúbica mais regular, foram observadas por microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. Os espectros de Uv-vis revelaram as bandas de absorção decorrentes das transições f-f para o íon Er3+ que são intensificadas com o aumento da concentração destes íons incorporados à rede do In2O3, enquanto que as amostras dopadas com íons La3+ foram caracterizadas pela ausência de absorção na região do visível. Todas as amostras apresentaram propriedades fotoluminescentes com banda larga de emissão no visível e pico máximo na região do laranja atribuído principalmente à presença de vacâncias de oxigênio. O fenômeno da fotoluminescência está relacionada com os defeitos estruturais à médio e curto alcances que podem ser gerados durante a preparação dos materiais na presença de diferentes concentrações dos dopantes La3+ e Er3+ adicionados na rede cristalina do In2O3. Esses defeitos exercem relevante papel quanto às funcionalidades do semicondutor, no presente trabalho a influência da dopagem no desempenho fotocatalítico dos materiais sintetizados foi verificada.
Abstract: In this study were obtained pure and doped indium oxide (In2O3) nanoparticles with different concentrations of La3+ and Er3+, rare-earth ions (RE), from the preparation of the hydroxide indium (In(OH)3) by microwave hydrothermal method followed by calcination in a microwave oven. The precursors, pure In(OH)3 and RE-doped In(OH)3, were synthesized at 140 °C with a short time reaction of 2.0 minutes, and from the calcination of such materials in a microwave oven at 350 °C for 2.0 min particles were obtained pure and doped In2O3. The X-ray diffraction showed the formation of the cubic phase for the pure In2O3 and two phases, cubic and rhombohedral, for the samples doped with different concentrations of La3+ and Er3+ ions, indicating that the addition of the RE ions in the In2O3 lattice leads to a structural rearrangement with the formation of the second phase. The characteristic Raman modes for the cubic and rhombohedral In2O3 structures were observed for the pure and doped samples, respectively, and the presence of RE ions generates local distortions, causing a disorder to short range in the In2O3 structure. The structural changes resulting from the effect of the incorporation of the Er3+ and La3+ were also observed in the images of electron diffraction patterns. Nanoparticles around 10 nm from rounded to cubic shapes, wherein the sample doped with a higher concentration of La3+ ions exhibited a more regular cubic morphology, was observed by scanning and transmission electronic microscopy. Uv-vis spectra revealed absorption bands resulting from the Er3+ f-f transitions, which are intensified with increasing concentration of these ions incorporated into the In2O3 network, while the samples doped with La3+ ions were characterized by the absence of absorption in the visible region. All samples showed photoluminescent properties with a broad band emission in the visible region and maximum peak in the orange region mainly attributed to the presence of oxygen vacancies. The photoluminescence phenomenon is related to structural defects on medium and short ranges that may be generated during the preparation of the materials in the presence of different concentrations of La3+ and Er3+ added in the crystalline In2O3 lattice. These defects exert important role related to semiconductor features, in this study the influence of doping on photocatalytic performance of the synthesized materials was verified.
Keywords: Nanopartículas
Fotoluminescência
In2O3
Terras raras
Nanopartículas
Método hidrotérmico de micro-ondas
Fotoluminescência
In2O3
Rare earth
Nanoparticles
Microwave hydrothermal method
Photoluminescence
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Ciências Exatas e da Terra
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: LEMOS, Samantha Custódio Silva. Preparação e estudo das propriedades fotoluminescentes de nanoestruturas de In2O3 puro e dopado com íons La3+ e Er3+. 2015. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17454
Date of defense: 2-Dec-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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