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Title: Processamento e investigação das propriedades estruturais e ópticas de eletrocerâmicas contendo terras raras.
Authors: Siqueira, Kisla Prislen Félix
metadata.dc.contributor.advisor: Dias, Anderson
Keywords: Processos de fabricação
Fotoluminescência
Síncrotron
Espectroscopia Raman
Issue Date: 2013
Citation: SIQUEIRA, K. P. F. Processamento e investigação das propriedades estruturais e ópticas de eletrocerâmicas contendo terras raras. 2013. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
Abstract: Neste trabalho, foram investigadas a produção de eletrocerâmicas do tipo LnMO4 e Ln3MO7, onde “Ln” se refere aos íons lantanídeos e “M” aos metais pentavalentes Nb, Ta ou Sb. A presença de íons terras raras em qualquer que seja a classe do material tem despertado grande interesse científico e econômico devido à potencialidade das propriedades desses elementos e à crescente demanda por materiais de alta tecnologia. Os compostos foram, em sua maioria, produzidos por reação no estado sólido, com exceção da série Ln3NbO7, onde se utilizou reação via sais fundidos. O estudo detalhado do processamento de ambos os grupos (MO43- e MO73-) se fez necessário, uma vez que estas são as fases mais estáveis resultantes da mistura dos óxidos precursores e coexistem em muitas das etapas da síntese. Este fato, juntamente com o grande número de polimorfos exibidos por essa classe de eletrocerâmicas, torna o domínio do processamento fundamental para a obtenção de fases puras e cristalinas. Através da investigação do processamento destes materiais, os parâmetros adequados para obtenção de cada uma das fases, assim como de alguns polimorfos, puderam ser estabelecidos. Dentre a extensa gama de aplicações destes compostos, grande parte está relacionada ao fenômeno da luminescência que ocorre devido às transições f-f, uma característica inerente aos elementos lantanídeos. Como cada uma das propriedades está intimamente relacionada à estrutura cristalina do material, os resultados obtidos viabilizaram a correlação entre os parâmetros de processamento e as propriedades estruturais e ópticas exibidas por esses materiais. As amostras produzidas foram caracterizadas utilizando técnicas como a difração de raios X (DRX e DRXS), espectroscopia vibracional Raman e espectroscopia de fotoluminescência (FL). A caracterização estrutural básica se deu através da DRX e Raman, enquanto o potencial óptico das amostras foi investigado pelas medidas de FL. A geração de segundo harmônico (GSH) também auxiliou na determinação das estruturas cristalinas dos compostos Ln3MO7, onde a distinção entre os grupos espaciais foi mais complexa. O fato de se ter trabalhado com diferentes lantanídeos possibilitou um maior entendimento do comportamento estrutural e dos fenômenos decorrentes da mudança do cátion Ln3+ na matriz cerâmica onde ele está inserido. Divergências na literatura com relação à estrutura de alguns desses compostos também foram esclarecidas.
metadata.dc.description.abstracten: This work investigates the production of electroceramics LnMO4 and Ln3MO7, where “Ln” are lanthanide ions and “M” are pentavalent metals Nb, Ta or Sb. The presence of rare earth ions in this class of materials has attracted great scientific and economic interests due to the potential properties of these elements and the growing demand for high-tech materials. The compounds were mostly produced by solid state reactions with the exception of the Ln3NbO7 series, which were synthesized by molten-salt reactions. The detailed study of the processing for both groups of ceramics (MO43- and MO73-) was necessary since these phases are the most stable from mixture of the precursor oxides and coexist in many stages of the synthesis. This fact, along with the large number of polymorphs exhibited by this class of electroceramics, turns the domain of processing essential for obtaining pure and crystalline phases. Through the investigation of the processing of these materials, the appropriate parameters to obtain each crystalline phase, as well as some chosen polymorphs, could be established. Among the wide range of applicability of these compounds, the great majority is related to luminescence phenomenon that occurs due to f-f transitions, which is an inherent characteristic of lanthanides. Once each property is closely related to the crystalline structure of the material, the obtained results allow us to correlate the synthesis parameters with the structural and optical properties exhibited by them. The produced samples were characterized using techniques such as X-ray diffraction (XRD and SXRD), Raman and photoluminescence (PL) spectroscopies. The basic structural characterization was made by XRD and Raman measurements while the optical potential of the samples was investigated by PL measurements. The second harmonic generation assisted in the determination of the crystal structures of the compounds Ln3MO7, where the distinction among the space groups is a more difficult task. Our study focusing many different lanthanides allow us a better understanding of the structural behavior and other phenomena arising from the change of the rare earth cation in the ceramic host. Disagreements in the literature regarding the structure of some of these compounds have also been clarified.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3689
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 31/10/2013, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 3.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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