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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Soluções sólidas Ca1-xCuxWO4 (0 ≤ x ≤ 0,05) obtidas por síntese sonoquímica: um estudo acerca das propriedades estruturais e fotoluminescentes
???metadata.dc.creator???: Nobre, Francisco Xavier 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Couceiro, Paulo Rogério da Costa
???metadata.dc.contributor.advisor2???: Ruiz, Yurimiler Leyet
First advisor-co: Ruiz, Yurimiler Leyet Ruiz
???metadata.dc.contributor.referee1???: Freitas, Flávio Augusto de Freitas
???metadata.dc.contributor.referee2???: Souza, Luiz Kleber Carvalho de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Matos, José Milton Elias de
???metadata.dc.contributor.referee4???: Manzato, Lizandro
???metadata.dc.description.resumo???: O avanço tecnológico, principalmente no campo de armazenamento de energia, indústria eletrônica e biomédica, tem impulsionado diversos estudos voltados a síntese, caracterização e aplicação de semicondutores. Neste contexto, buscou-se, neste estudo, investigar uma rota simples, rápida e de baixo para obtenção de soluções sólidas compostas por tungstatos de cálcio (CaWO4) substituídos com íons cobre (Cu2+), visando propriedades de interesse para aplicações eletrônicas e biomédicas. Portanto, sintetizou-se inicialmente tungstatos de cálcio (CaWO4) puros, empregando a síntese sonoquímica em meio aquoso a temperatura ambiente nos tempos de 1, 10, 20 e 30 min. Em seguida, adotou-se o tempo de 30 min para a síntese das soluções sólidas (Ca1-xCuxWO4), 0,005 ≤ x ≤ 0,05 mol Cu2+. Os materiais foram caracterizados estruturalmente por difração de raios X (DRX) e refinamento Rietveld, espectroscopia vibracional Raman e no infravermelho próximo (IVFT-NIR), espectroscopia UV-Vis por reflectância difusa, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fololuminescência (EFL). A obtenção da fase tetragonal (scheelite) para todos os materiais puros e soluções sólidas foi confirmada por DRX e refinamento Rietveld. O acréscimo de íons Cu2+ resultou na modificação significativa da intensidade e largura dos picos de difração. Contudo, não houve a formação de fases secundárias ou picos associados ao tungstato de cobre ou qualquer outro polimorfo. As caracterizações vibracionais por espectroscopia Raman e no infravermelho próximo (IVFT-NIR), corroboraram as informações apresentadas na caracterização por DRX, tendo em vista que todos os modos vibracionais verificados foram pertinentes ao tungstato de cálcio de grupo espacial I41/a e grupo pontual C_4h^6. As micrografias obtidas para o tungstato de cálcio e soluções sólidas revelaram a obtenção de materiais em escala nanométrica, onde houve a ocorrência de formação de microesferas compostas por inúmeras nanopartículas. O estudo óptico por espectroscopia UV-vis confirmou que o CaWO4 puro possui E_gap = 4,0 eV. Por outro lado, houve o decréscimo deste valor com o acréscimo de íons Cu2+, alcançado Egap = 3,46 eV para a solução sólida com x = 0,05 mol. Por espectroscopia de fotoluminescência, identificou-se a emissão característica do CaWO4 nos comprimentos de onda na região do azul, verde e vermelho. No entanto, a formação das soluções sólidas implicou no deslocamento dos máximos de emissão, potencializando a emissão na região do azul e verde, com o acréscimo de íons Cu2+. Fato decorrente às transições eletrônicas do tipo d-d entre os orbitais O2p → Cu3d → W5d, tornando-se ausente as transições eletrônicas com fótons na região da cor vermelha. De posse dos resultados obtidos pelo diagrama de cromaticidade revelou que houve uma mudança expressiva na temperatura de cor correlacionada, partindo de 5765 K (x = 0), para 11332 K, quando x = 0,05 mol de Cu2+. Portanto, estes materiais obtidos, além de inéditos, podem ser considerados promissores para aplicações tecnológicas, incluindo biomédicas, como também, no desenvolvimento de dispositivos emissores de luz azul ou verde, ou seja, cores frias.
Abstract: Technological advances, mainly in the field of energy storage, electronics and biomedical, have driven several studies aimed the synthesis, characterization, and application of semiconductors. In this context, was investigate a simple, fast, and low-cost route to obtain solid solutions composed by copper ions (Cu2+) doped calcium tungstates (Ca1-xCuxWO4). As also, their properties of interest for electronic and biomedical applications. Therefore, pure calcium tungstates were initially synthesized, using the sonochemistry method in aqueous medium at room temperature for 1, 10, 20 and 30 min. Then, the time of 30 min was adopted for the synthesis of solid solutions (Ca1-xCuxWO4), 0.005 ≤ x ≤ 0.05 mol Cu2+. These materials were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement, Raman vibrational and near-infrared spectroscopy (NIR-FTIR), UV-Vis by diffuse reflectance spectroscopy (DRS), scanning electron microscopy (SEM) and photoluminescence spectroscopy (PL). The tetragonal structure (scheelite) characteristic of calcium tungstate was confirmed for all pure materials and solid solutions by XRD and Rietveld refinement. The addition of Cu2+ ions has been changed the intensity and width of the main diffraction peaks. However, XRD peaks associated with secondary phase or copper tungstate were not identified. The vibrational active modes by Raman and near infrared spectroscopy (NIR-FTIR), corroborated to the results presented in the structural analysis (XRD and Rietveld method), considering that all modes identified were characteristic of calcium tungstate with space group and point group of I41/a and C_4h^6, respectively. The FE-SEM images for calcium tungstate and solid solutions revealed the obtaining of materials on a nanometric scale, with occurrence of microspheres composed of several nanoparticles. The optical band gap (Egap) for pure calcium tungstate for UV-Vis by diffuse reflectance spectroscopy was 4.0 eV, however, the increase of Cu2+ ions in the tetragonal structure led to the decrease of optical band gap, where the Egap = 3.46 eV was reached for the solid solution with x = 0.05 mol Cu2+. Through the PL spectroscopy, the characteristic emission of CaWO4 was verified in the wavelengths associated to blue, green, and red region. However, the formation of solid solutions implied in the shift of the PL emission, enhancing the emission in the blue and green region, with the addition of Cu2+ ions. This fact is due to the d-d electronic transitions between O2p → Cu3d → W5d orbitals, therefore, suppressing the electronic transitions with photons in the red region. From the chromaticity diagram, is confirmed that there was a significant change in the correlated color temperature (CCT), from 5765 K (x = 0) to 11332 K, when x = 0.05 mol of Cu2 +. Therefore, based on these results, it can be confirmed that these synthesized materials, being unpublished, can be considered promising for technological applications, including biomedical, as well as, development of light emitting diodes in blue or green region, that is, cool colors.
Keywords: Photoluminescence
Refinamento Rietveld
Espectroscopia vibracional Raman
Espectroscopia de fololuminescência
Sonochemistry route
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
???metadata.dc.subject.user???: Fotoluminescência
Síntese sonoquímica
Tungstatos de cálcio
Soluções sólidas
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: NOBRE, Francisco Xavier. Soluções sólidas Ca1-xCuxWO4 (0 ≤ x ≤ 0,05) obtidas por síntese sonoquímica: um estudo acerca das propriedades estruturais e fotoluminescentes. 2021. 117 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2021.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8434
Issue Date: 15-Mar-2021
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