Люминесцентные Mn2+-содержащие золь-гель материалы системы MgO–Al2O3–ZrO2–SiO2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе золь-гель методом синтезированы Mn2+-содержащие материалы MgO–Al2O3–ZrO2–SiO2, исследована их структура, морфология, химический состав и люминесцентные свойства. Для изучения материалов использованы методы рентгенофазового, электронно-микроскопического, энергодисперсионного анализа и люминесцентной спектроскопии. Показано, что применение золь-гель метода обеспечивает высокую однородность химического состава по объему синтезированных материалов. Введение Mn в состав золь-гель материалов существенно ускоряет протекание в них процессов кристаллизации в ходе термообработки. В спектрах люминесценции материалов наблюдается несколько групп полос эмиссии, расположенных в синей и желто-красной частях видимого спектрального диапазона. Полученные материалы перспективны для применения в качестве люминофоров в технологической светотехнике растениеводства.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. К. Евстропьев

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова; Университет ИТМО; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

В. Л. Столярова

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. С. Саратовский

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет); Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Д. В. Булыга

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова; Университет ИТМО

Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

К. В. Дукельский

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова; Университет ИТМО; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Н. Б. Князян

Институт общей и неорганической химии НАН Республики Армения

Email: evstropiev@bk.ru
Армения, Ереван

Д. А. Юрченко

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: evstropiev@bk.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Omri K., Alharbi F. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2021. V. 32. P. 12466. https://doi.org/10.1007/s10854-021-05880-z
  2. Geng R., Zhou B., Wang J. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2022. V. 105. № 7. P. 4709. https://doi.org/10.1111/jace.18447
  3. Li B., Xia Q., Wang Z. // J. Australian Ceram. Soc. 2021. V. 57. P. 927. https://doi.org/10.1007/s41779-021-00588-z
  4. Ran W., Wang L., Liu Q. et al. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 17612. https://doi.org/10.1039/C7RA01623A
  5. Lei B., Liu Y., Ye Z., Shi C. // J. Lumin. 2004. V. 109. № 3–4. P. 215. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2004.02.010
  6. Lojpur V., Nikolić M.G., Jovanović D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 141912. https://doi.org/10.1063/1.4824208
  7. Liu W.-R., Huang C.-H., Yeh C.-W. et al. // RSC Adv. 2013. V. 3. P. 9023. https://doi.org/10.1039/c3ra40471d
  8. Liu W., Lin Q., Li H. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 14954. https://doi.org/10.1021/jacs.6b08085
  9. Xu X., Xing Y., Yang Z. // Mater. Res. Express. 2022. V. 9. P. 015202. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac4b50
  10. Fang Z., Peng W., Zheng S. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 4. P. 1658. https://doi.org/10.1016/j.eurceramsoc.2019.12.025
  11. Li P., Peng M., Wondraczek L. et al. // J. Mater. Chem. C. 2015. V. 3. № 14. P. 3406. https://doi.org/10.1039/C5TC00047E
  12. Batygov S.K., Brekhovskikh M.N., Moiseeva L.V. et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 11. P. 1185. https://doi.org/10.1134/S0020168519110025
  13. Qiu J., Igarashi H., Makishima A. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2005. V. 6. P. 431. https://doi.org/10.1016/j.stam.2004.12.002
  14. Томилин О.Б., Мурюнин Е.Е., Фадин М.В. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 3. С. 310. https://doi.org/10.318857/S0044457X22601742
  15. Khaidukov N.M., Brekhovskikh M.N., Kirikova N.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 8. P. 1135 https://doi.org/10.1134/S0036023620080069
  16. Brekhovskikh M.N., Batygov S.K., Moiseeva L.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 11. P. 1855. https://doi.org/10.1134/S0036023622600733
  17. Tanabe Y., Sugano S. // J. Phys. Soc. Jpn. 1954. V. 9. P. 776. https://doi.org/10.1143/JPSJ.9.766.
  18. Zhuang Y., Ueda J., Tanabe S. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 191904. https://doi.org/10.1063/1.4901749
  19. Czaja M., Lisiecki R., Juroszek R. et al. // Minerals. 2021. V. 11. P. 1215. \ https://doi,org/10.3390/min11111215.
  20. Lin S., Lin H., Ma C. et al. // Light: Sci. Appl. 2020. V. 9. P. 22. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0258-3.
  21. Warner T.E., Bancells M.M., Brilner Lund P. et al. // J. Solid State Chem. 2019. V. 277. P. 434. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.06.038
  22. Luchenko A., Zhydachevskyy Y., Ubizskii S. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 9544. https://doi/org/10.1038/s41598-019-45869-7
  23. Wei Donglei, Seo Hyo Jin // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. P. 7899. https://doi.org/10.1039/D0TC01143F
  24. Yu C.F., Lin P. // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. P. 7191. https://doi/org/10.1063/1.361435
  25. Selot A., Tripathi J., Tripathi S. et al. // Luminescence. 2014. V. 29. № 4. P. 362. https://doi/org/10.1002/bio.2553
  26. Bilgili O. // Acta Physica Polonica A. 2019. V. 136. № 3. P. 460.
  27. Dhanalakshmi A., Natarajan B., Ramadas V. et al. // Pramana J. Phys. 2016. V. 87. P. 57. https://doi.org/10.1007/s12043-016-1248-0
  28. Hu Q., Gao Z., Lu X. et al. // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 5. P. 11806. https://doi.org/10.1039/c7tc04020b
  29. Hua Z., Tang G., Wei Q. et al. // Int. J. Appl. Glass Sci. 2023. V. 14. № 4. P. 573. https://doi.org/10.1111/ijag.16640
  30. Da N., Peng M., Krolikowski S. et al. // Opt. Express. 2010. V. 18. № 3. P. 2549. https://doi.org/10.1364/OE.18.002549
  31. Evstropiev S.K., Yurchenko D.A., Stolyarova V.L. et al. // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 17. P. 24517. https://doi.org/10.1016/j/ceramint.2022.05.090
  32. Bortkevich A.V., Dymshits O.S., Zhilin A.A. et al. // J. Opt. Technol. 2002. V. 69. № 8. P. 558.
  33. Хайдуков Н.М., Бреховских М.Н., Кирикова Н.Ю. и др. // Опт. и спектр. 2023. Т. 131. Вып. 4. С. 450. https://doi.org/10/21883/OS.2023.04.55547.56-22
  34. Khaidukov N.M., Brekhovskikh M.N., Kirikova N.Yu. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 13. P. 21351. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.231
  35. Yano A., Fujiwara K. // Plant Methods. 2012. V. 8. P. 46. https://www.plantmethods.com/content/8/1/46
  36. Прикупец Л.Б. // Технологическое освещение в агропромышленном комплексе России. Светотехника. 2017. № 6. С. 6. Prikupets L.B. // L&E 2018. V. 26. № 1. P. 7.
  37. Chen W., Zhang X., Zhou J. et al. // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. P. 3996. https://doi.org/10.1039/dotc00061b
  38. Yurchenko D.A., Evstropiev S.K., Shashkin A.V. et al. // Dokl. Ross. Acad. Nauk, Khim., Nauki o Mater. 2021. V. 499. № 1. P. 40. https://doi.org/10.1134/s0012500821080048
  39. Volk Yu.V., Denisov I.A., Malyarevich A.M. // Appl. Optics. 2004. V. 43. № 3. P. 682. https://doi.org/10.1364/AO.43.000682
  40. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751.
  41. Catalano M., Bloise A., Pingitore V. et al. // Cryst. Res. Technol. 2014. V. 49. № 9. P. 736. https://doi.org/10.1002/crat.201400102
  42. Dlamini C., Mhlongo M.R., Koao L.F. et al. // Appl. Phys. A. 2020. V. 126. P. 75. https://doi.org/10.1007/s00339-019-3248-7
  43. Wang Y.-K., Xie X., Zhu C.-G. // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 1267. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c06583
  44. Salh R. // Silicon Nanocluster in Silicon Dioxide: Cathodoluminescence, Energy Dispersive X-Ray Analysis, Infrared Spectroscopy Studies, Crystalline Silicon / Ed. Basu S. Properties and Uses. 2011. ISBN: 978-953-307-587-7
  45. Song E., Zhou Y., Wei Y. et al. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. № 27. P. 8192. https://doi/org/10.1039/C9TC02107/1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстративная диаграмма Танабе–Сугано, построенная на основании данных [18, 20] и демонстрирующая характер влияния силы кристаллического поля ближайшего окружения на расщепление энергетических уровней ионов Mn2+.

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рентгенограммы золь-гель порошков системы MgO–Al2O3–ZrO2–SiO2, полученных из геля 1, не содержащего Mn (а), и из геля 2, содержащего Mn (б), термообработанных при различных температурах.

Скачать (235KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Электронно-микроскопические снимки геля 1, не содержащего Mn. Исходный гель до термообработки (a), гель 1, термообработанный при 1150C (б).

Скачать (122KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электронно-микроскопические снимки геля 2, содержащего Mn. Исходный гель до термообработки (a), гель, термообработанный при 600 (б); 900 (в); 1150C (г).

Скачать (198KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (a) Спектры эмиссии (1–4) и возбуждения люминесценции (5, 6) геля 2, термообработанного при 900C. Длина волны возбуждения люминесценции: 250 (1); 350 (2); 400 (3); 480 нм (4). Длина волны эмиссии: 560 (5); 640 нм (6). (б) Спектры эмиссии (1–5) и возбуждения люминесценции (6) геля 2, термообработанного при 1150C. Длина волны возбуждения люминесценции: 250 (1); 300 (2); 400 (3); 450 (4); 480 нм (5). Длина волны эмиссии: 560 нм (6). (в) Разностные спектры эмиссии (длина волны возбуждения 350 (1) и 400 нм (2)) геля 2, показывающие изменения в спектрах эмиссии геля при увеличении температуры термообработки от 900 до 1150С.

Скачать (125KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024