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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».