بررسی تاثیر اضافه شدن تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) بر ساختار میکروسکوپی و خواص لومینسانس نانو ذرات مواد فسفری Y2O3: Tb3+

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 12، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 22، مهر 1399، صفحه 129-136   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v31i1.73528

نویسنده

سید مهدی رفیعائی^*

دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان

چکیده

در این پژوهش ابتدا نانو پودر Y2O3: Tb +3  با اندازه تقریبی ذرات ۸۰ نانومتر  به روش سل-ژل فرآوری گردید. سپس از طریق اضافه نمودن تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) به مواد اولیه مورد نظر، ترکیبات دوپ شده YSO در حضور مقادیر مختلفی از فاز SiO2  تولید و ساختار کریستالی و میکروسکوپی و همچنین خواص لومینسانس مواد تولید شده مورد ارزیابی قرار گرفت. به­منظور مطالعه فازهای تشکیل شده و همچنین اندازه ذرات و مورفولوژی ساختارهای سنتز شده Y2O3: Tb +3 و ترکیبات YSO: Tb +3، به ترتیب آنالیزگر پراش با اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق بصورت جالبی دیده شد که افزودن سیلیکا باعث رشد چشمگیری در اندازه دانه ها می­گردد و این اندازه به حدود ۴۰۰-۳۰۰ نانومتر می­رسد. ضمنا با به­خدمت­گیری یک آنالیزگر خواص فتو لومینسانس، خواص نوری این مواد مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مشخص شد که در حالتیکه مقدار فاز SiO2 مصرفی به اندازه استوکیومتری لازم جهت تشکیل Y2SiO5 باشد بالاترین شدت انتشار حاصل شده و مقادیر بیشتری از SiO2 به کاهش این شدت منجر می­گردد.

کلیدواژه‌ها

سل-ژل؛ خواص نوری؛ لومینسانس؛ نانو؛ مواد فسفری

سایر فایل های مرتبط با مقاله

12-rafiaie-Revised.pdf

مراجع

1. Zhang X., Fu Y., Zhao Z., Yang J., Li N., Zhang M., "Statistical design for the optimization of the red to orange ratio in YBO3: Eu3+ phosphors", Journal of Luminescence, Vol. 194, pp.311-315 (2018).
2. Yano K., Takeshita S., Iso Y., Isobe T., "Combinatorial optimization of the atomic compositions for green-emitting YBO3:Ce3+,Tb3+ and red-emitting YBO3:Ce3+,Tb3+,Eu3+ phosphors using a microplate reader", RSC. Adv. Vol. 7, pp. 17586-17592 (2017).
3. Rafiaei S.M., Kim A., Shokouhimehr M., "Enhanced luminescence Properties of Combustion Synthesized Y2O3:Gd Nanostructure", Current Nanoscience, Vol. 12, pp. 244-249 (2016).
4. Shokouhimehr M., Rafiaei S.M., "Combustion synthesized YVO4:Eu3+ phosphors: effect of fuels on nanostructure and luminescence properties", Ceramics International, Vol. 43, pp. 11469-11473 (2017).
5. Dai Q.L., Foley M.E., Breshike C.J., Lita A., Strouse G.F., "Ligand-passivated Eu:Y2O3 Nanocrystals as a Phosphor for White Light Emitting Diodes", Journal of American Chemistry Society, Vol.133, pp. 15475-15486 (2011).
6. Qin X.P., Zhou G.H., Yang H., Yang Y., Zhang J., Wang S.W., "Synthesis and upconversion luminescence of monodispersed, submicron-sized Er3+:Y2O3 spherical phosphors", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 493, pp. 672-677 (2010).
7. Singh, V., Rai, V. K., Ledoux-Rak, I., Watanabe, S., Gundu, Rao, T. K., Chubaci, J., Badie, L., Pelle, F., Ivanova, S., "NIR to visible up-conversion, infrared luminescence, thermoluminescence and defect centres in Y2O3 : Er phosphor", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 42, pp. 065104-065112 (2009).
8. Vetrone F., Boyer J.C., Capobianco J.A., Speghini A., Bettinelli M., "A spectroscopic investigation of trivalent lanthanide doped Y2O3 nanocrystals", Nanotechnology, Vol. 15, pp. 75–81 (2004).
9. Som S., Sharma S.K., "Eu3+/Tb3+-codoped Y2O3 nanophosphors: Rietveld refinement, bandgap and photoluminescence optimization", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 45, pp. 415102-415112 (2012).
10. Atabaev T.S., Hwang Y.H., Kim H.K., "Color-tunable properties of Eu3+- and Dy3+-codoped Y2O3 phosphor particles", Nanoscale Research Letters, Vol. 7, pp. 556-562 (2012).
11. Sukul P.P., Mahata M.K., Kumar K., "NIR optimized dual mode photoluminescence in Nd doped Y2O3 Ceramicphosphor", Journal of Luminescence, Vol. 185, pp. 92–98 (2017).
12. Gao L., Wang G., Zhu H., Zhou W., Ou G., "Hydrothermal synthesis of Y2O3 coated Y2O3:Eu3+ nanotubes for enhanced photoluminescence properties". Materials Research Bulletin, Vol. 70, pp. 876–880 (2015).
13. Mancic L., Lojpur V., Marinkovic B.A., Dramicanin M.D., Milosevic O., "Hydrothermal synthesis of nanostructured Y2O3 and (Y0.75Gd0.25)2O3 based phosphors", Optical Materials, Vol. 35, pp. 1817-1823 (2013).
14. Vazquez R.M., Hernandez M.G., Marure A.L., Camacho P.Y.L., Ramirez A.D.J.M., Conde H.I.B., "Sol-Gel Synthesis and Antioxidant Properties of Yttrium Oxide Nanocrystallites Incorporating P-123", Materials, Vol. 7, pp. 6768-6778 (2014).
15. Koo H.Y., Ju S.H., Hong S.K., Jung D.S., Kang Y.C., Jung K.Y., "Effect of Boric Acid Flux and Drying Control Chemical Additive on the Characteristics of Y2O3: Eu Phosphor Particles Prepared by Spray Pyrolysis", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 45, pp. 9083-9087 (2006).
16. Rafiaei S.M., Kim A., Shokouhimehr M., "Enhanced luminescence Properties of Combustion Synthesized Y2O3:Gd Nanostructure", Current Nanoscience, Vol. 12,pp. 244-249 (2016).
17. Shokouhimehr M., Rafiaei S.M., "Combustion synthesized YVO4:Eu3+ phosphors: effect of fuels on nanostructure and luminescence properties", Ceramics International, Vol. 43, pp. 11469-11473 (2017).
18. Kabira M., Ghahari M., Afarani M.S., "Co-precipitation synthesis of nanoY2O3:Eu3+ with different morphologies and its photoluminescence properties", Ceramics International, Vol. 40, pp. 10877–10885 (2014).
19. Pang Q., Shi J., Liu Y., Xing D., Gong M., Xu N., "A Novel Approach for Preparation of Y2O3:Eu3+ Nanoparticles by Microemulsion-Microwave Heating", Materials Science and Engineering B, Vol. 103, pp. 57-61 (2003).
20. Yu H., Wang H., Li T., Che R., "Preparation and luminescent properties of YBO3: Eu nanofibers by electrospinning", Applied Physics A, Vol. 108, pp. 223 -227 (2012).
21. Ogi T., Nandiyanto A.B.D, Okino K., "Towards better phosphor design: effect of SiO2 nanoparticles on photoluminescence enhancement of YAG:Ce". ECS Journal of Solid State Science and Technology, Vol. 2, pp. 91–95 (2013).
22. Rafiaei S.M., Kang S., "Effect of nano-sized SiO2 on the optical properties of YVO4:Eu3+ phosphors", Composite Interfaces, Vol. 24, pp. 319–333 (2017).
23. Do H.S., Kim E.J., Hong S.H., "Improved moisture resistance of SrS:Eu2+ phosphors with nanoscale SiO2 coating", Journal of Luminescence, Vol. 130, pp. 1400–1403 (2010).
24. Jiang L., Zhang Z., Xiao Y., Wang Q., "Novel templates directed synthesis of YVO4: Eu3+ (red) and Y2O3–SiO2: Tb3+(green) phosphors", Journal of Luminescence, Vol. 132, pp. 2822–2825 (2012).