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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0381-7839
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Influência da co-dopagem com íons La3+ em sistemas binários de óxidos de SiO2-TiO2:Eu3+ obtidos pelo método sol-gel
Alternate title (s): Influence of co-doping with La3+ ions on SiO2-TiO2:Eu3+ binary oxide systems obtained by the sol-gel method
Author: Fernandes, Guilherme de Lima
First Advisor: Ferrari, Jefferson Luis
First member of the Committee: Lima, Renata Cristina de
Second member of the Committee: Poelhsitz, Gustavo Von
Third member of the Committee: Góes, Márcio de Sousa
Fourth member of the Committee: Matos, Heveson Luís Lima de
Summary: Este estudo investiga a síntese e a caracterização de materiais fotoluminescentes baseados em matrizes de SiO2-TiO2 codopadas com íons Eu3+ e La3+. Preparadas via método sol-gel e calcinadas a 750 °C, as matrizes foram analisadas por Difração de Raios X (DRX), espectroscopia Raman, infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de reflectância difusa (DRS), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e fotoluminescência (PL). Os resultados estruturais confirmaram a estabilização da fase anatase, onde a incorporação de La3+ atuou como inibidor do crescimento cristalino, exceto em concentrações de 0,3 e 1,0 mol%, que exibiram um regime singular de comportamento bulk. A análise de reflectância difusa (DRS) revelou um band gap direto ajustável entre 2,75 e 3,02 eV, correlacionado à desordem estrutural monitorada pela energia de Urbach. O tratamento térmico mostrou-se crucial, promovendo a remoção de supressores hidroxila e resultando em um salto médio de 6,5 vezes (547%) nos tempos de vida (τ), que atingiram valores superiores a 1000 µs. A análise espectroscópica indicou que a codopagem com La3+ induz uma quebra de simetria no sítio local do Eu3+ (simetrias Cs, Cn ou Cnv), evidenciada pelo desdobramento da transição 5D0→7F1 em três singletos e por um aumento de 120% na intensidade de emissão da banda hipersensível 5D0→7F2. O monitoramento in situ da PL em função da temperatura comprovou a reversibilidade e a robustez térmica do sistema, mitigando efeitos de quenching. Esses achados demonstram o alto potencial dos compósitos SiO2-TiO2:Eu3+,La3+ para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos avançados, como WLEDs e sensores para termometria óptica de alta sensibilidade.
Abstract: This study investigates the synthesis and characterization of photoluminescent materials based on SiO2-TiO2 matrices co-doped with Eu3+ and La3+. Prepared via the sol-gel method and calcined at 750 °C, the matrices were analyzed by X-ray Diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier-Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Photoluminescence (PL). Structural results confirmed the stabilization of the anatase phase, where the incorporation of La3+ acted as a crystal growth inhibitor, except at concentrations of 0.3 and 1.0 mol%, which exhibited a singular bulk-like behavior regime. Diffuse reflectance analysis (DRS) revealed an adjustable direct band gap between 2.75 and 3.02 eV, correlated with the structural disorder monitored by the Urbach energy. Thermal treatment proved crucial, promoting the removal of hydroxyl suppressors and resulting in an average 6.5-fold (547%) jump in luminescence lifetimes (τ), which reached values exceeding 1000 µs. Spectroscopic analysis indicated that La3+ co-doping induces a symmetry breaking at the Eu3+ local site (site symmetries Cs, Cn ou Cnv), evidenced by the splitting of the 5D0→7F1 transition into three singlets and a 120% increase in the emission intensity of the 5D0→7F2 hypersensitive band. In situ PL monitoring as a function of temperature confirmed the reversibility and thermal robustness of the system, mitigating quenching effects. These findings demonstrate the high potential of SiO2-TiO2:Eu3+,La3+ composites for the development of advanced photonic devices, such as WLEDs and high-sensitivity sensors for optical thermometry.
Keywords: Sol-gel
SiO2-TiO2
Európio
Europium
Lantânio
Lanthanum
Fotoluminescência
Photoluminescence
Energia de Urbach
Urbach energy
Termometria Óptica
Optical thermometry
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::DETERMINACAO DE ESTRUTURA DE COMPOSTOS INORGANICOS
Subject: Química
Compostos de európio
Lantânio
Fotoluminescência
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: FERNANDES, Guilherme de Lima. Influência da co-dopagem com íons La3+ em sistemas binários de óxidos de SiO2-TiO2:Eu3+ obtidos pelo método sol-gel. 2025. 106 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.717
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.717
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48718
Date of defense: 17-Dec-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.
ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:TESE - Química

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