Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
35a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Síntese dos nanofósforos SrWO
4:Tb
3+à temperatura ambiente
Helliomar P. Barbosa1 (PG)*, Ivan G. N. Silva1 (PG), Lucas C. V. Rodrigues1 (PG), José M. Carvalho1 (PG), Jiang Kai2 (PQ), Maria C. F. C. Felinto2 (PQ), Hermi F. de Brito1 (PQ)
hbarbosa@iq.usp.br
1 Departamento de Química Fundamental, Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo-SP, Brasil.
2 Centro de Química e Meio Ambiente, Instituto de Pesquisa Energéticas e Nucleares, São Paulo-SP, Brasil.
Palavras Chave: térbio, tungstato de estrôncio, fotoluminescência, nanofósforo, método de síntese, LMCT.
Introdução
As matrizes de tungstatos de alcalinos terrosos (MWO4, M: Ca, Sr, Ba) apresentam ampla variedade de aplicações e possuem absorção eficiente de radiações de alta energia (UV, raios X, etc.). A dopagem das matrizes de tungstatos com íons terras raras trivalentes (TR3+) possibilita a aplicação destes materiais em detectores de radiação, monitores de tela plana, lâmpadas fluorescentes, etc. Estes materiais apresentam uma eficiente transferência de energia da transição de transferência de carga LMCT (Ligand–
Metal Charge Transfer) de O(2p)→W para os íons TR3+
[1]. Os íons TR3+ apresentam bandas de emissão extremamente finas com elevada pureza de cor [2].
Este trabalho apresenta a síntese do sistema SrWO4:Tb3+ (0,1 e 5,0 % em mol), pelo método de co- precipitação, assim como sua caracterização e estudo da fotoluminescência.
Resultados e Discussão
Os fósforos SrWO4:Tb3+ (0,1 e 5 % em mol de Tb3+) foram preparados através da reação de uma solução homogênea de SrCl2 e TbCl3 com uma solução de Na2WO4, sob vigorosa agitação à temperatura ambiente. A difração de raios X pelo método do pó do SrWO4:Tb3+ (Figura 1) confirma que o sistema apresenta a estrutura scheelita (JCPDS: 8-0490), sendo observados apenas os picos de difração correspondentes à esta fase cristalina, sem impurezas.
Utilizando a fórmula de Scherrer [3], os nanofósforos dopados com 0,1% e 5,0% Tb3+ apresentaram tamanho médio de cristalito em torno de 16 nm.
No espectro de excitação (Figura 2a), monitorado em 543 nm, observa-se a banda larga com máximo em torno de 260 nm atribuída à transição de transferência de carga O(2p)→W. As bandas finas são referentes à absorção do íon Tb3+.
No espectro de emissão (Figura 2b) as bandas finas atribuídas às transições
5D4→7FJ (J: 6-3). Deve-se ressaltar a ausência da banda de emissão da matriz, indicando que o processo de transferência de energia LMCT-Tb3+ é operativo.
A Figura 3 apresenta o dia- grama de cromaticidade (CIE), referente ao sistema SrWO4:Tb3+(x%). As coorde- nadas relativas localizam-se próximas ao vértice correspon- dente à cor verde, devido à predominância da transição
5D4→7F5 em 543 nm. O fósforo dopado com 0,1% encontra-se deslocado à região azul devido a uma menor eficiência na transferência de energia da LMCT para o íon Tb3+.
Conclusões
Os fósforos SrWO4 dopados mostraram alta eficiência na transferência de energia da LMCT para o íon Tb3+. Isto é evidenciado na luminescência de cor verde do material quando exposto à radiação UV, possibilitando a aplicação desses fósforos como luminóforos nanoestruturados.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao IQUSP, CNPq, CAPES, FAPESP e inct-INAMI.
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1 Cavalli, E.; Boutinaud, P.; Mahiou, R.; Bettinelli, M.; Dorenbos, P., Inorg.
Chem., 2010, 49.
2 Kodaira, C. A.; Brito, H. F.; Felinto, M. C.; J. Solid State Chem. 171.
2003, 401–407.
3 Klug, H.P.; Alexander, L.E.; X-ray Powder Diffraction Procedures, New York, 1959.
Figura 1. Difração de raios X do SrWO4.
Figura 3. Diagrama de cro- maticidade do SrWO4:Tb3+
(a) 0,1% (b) 5,0%.
20 40 60
(1 0 1) (1 1 2) (0 0 4) (2 0 0) (2 1 1) (2 0 4) (2 2 0) (1 1 6) (3 1 2) (2 2 4)5.0% Tb3+
0.1% Tb3+
: 1.5406 Å (CuK) JCPDS 8-0490
SrWO4:Tb3+
não dopado
Intensidade (u.a.)
2 (graus)
Figura 2. Espectro de (a) excitação e (b) emissão do SrWO4:Tb3+(x%), (onde X=0,1 e 5,0%)
a b
200 250 300 350 400 450 500
5H6
5H7
5D1 5L6 5L7 5G2 5L8 5G3 5D2
5G
4 5L
9 5G5 5L10
5G6 5
D4 SrWO4:Tb3+ 5,0%
SrWO4:Tb3+ 0,1%
(nm)
Intensidade (unid. arb.)
em.=543 nm
(a)
350 400 450 500 550 600 650 700
(b)
(nm)
exc.=260 nm SrWO4:Tb3+ 5,0%
SrWO4:Tb3+ 0,1%
5D47F6 5 D47 F5 5D47F4 5 D47 F3
