Badania fizykochemiczne wybranych luminoforów w nieorganicznych matrycach zawierających jony lantanowców(III) i lantanowców(II)

Abstract

Praca doktorska dotyczy syntezy i badań właściwości fizykochemicznych nieorganicznych materiałów domieszkowanych jonami Ln3+/2+. W pracy otrzymany został szereg materiałów: nanocząstki YVO4: Yb3+, Er3+ o zmiennej morfologii spowodowanej użyciem surfaktantów podczas syntezy, nanomateriały GdBO3: Eu3+ o strukturze jednoskośnej i trójskośnej zależnej od użytej metody syntezy, złożone borany strontu domieszkowane jonami Sm2+/3+ o różnej strukturze krystalograficznej spowodowanej zmiennym stosunkiem jonów Sr2+ do BO33- podczas syntezy. Zbadane zostały właściwości strukturalne i luminescencyjne materiałów w warunkach otoczenia oraz w warunkach wysokiego ciśnienia, gdzie obserwowano poszerzenie pasm emisji oraz ich przesunięcie spektralne. Pasma emisji SrB2O4: Sm2+ wykazywały liniowe przesunięcie podczas kompresji (Δ=0,24 nm/GPa). W wysokim ciśnieniu obserwowano także zmiany na widmach emisji polimorficznego GdBO3: Eu3+ (przesunięcia 0,35 i 0,25 nm/GPa dla formy β i α), zmiany struktury (XRD) oraz zmianę parametru asymetrii. Materiał YVO4: Yb3+, Er3+ wykazywał zmiany stosunków intensywności pasm emisji w wysokim ciśnieniu spowodowane przemianą fazową materiału w warunkach ~8 GPa. Materiał wykazywał indukowane laserem grzanie w próżni. Zastosowano go jako sensor niskiego ciśnienia - skorelowano wartości ciśnienia z lokalną temperatura materiał.

The doctoral thesis presents the synthesis and studies on the physicochemical properties of inorganic materials doped with Ln3+/2+ ions. Several materials were obtained: YVO4:Yb3+, Er3+ nanoparticles with variable morphology caused by the use of surfactants during synthesis, GdBO3: Eu3+ nanomaterials with monoclinic and triclinic structure depending on the used synthesis method, complex strontium borates doped with Sm2+/3+ ions with different crystallographic structure caused by the varying ratio of Sr2+ to BO33- ions during the synthesis. The structural and luminescent properties of the materials were investigated under ambient and high pressure conditions, where the broadening of emission bands and their spectral shift were observed. The SrB2O4:Sm2+ emission bands showed a linear shift during compression (Δ = 0.24 nm/GPa). At high pressure, changes were also observed in the emission spectra of the polymorphic GdBO3:Eu3+ (shifts of 0.35 and 0.25 nm/GPa for the β and α forms). Changes in the structure (XRD) and a change in the asymmetry parameter were observed. The YVO4: Yb3+, Er3+ material showed changes in the band intensity ratios in the high pressure due to the phase transition of the material under ~8 GPa. The material showed also laser-induced heating under vacuum. It was used as a low pressure sensor, the pressure values were correlated with the local temperature.