Estudo das propriedades óticas e fotoluminescentes das nanopartículas do CeO2 modificadas com La pelo método hidrotermal assistido por microondas

Abstract

O método de síntese hidrotermal assistido por microondas (HAM) demonstrou ser um método de síntese eficiente na obtenção de nanopartículas, devido ao fato de sua cinética de reação auxiliar na formação de materiais, em escala nanométrica com diferentes morfologias. Este método permite o emprego de baixas temperaturas de síntese. Para o referido estudo foi utilizado 100ºC, taxa de aquecimento de 10ºC/min e baixo tempo de processamento, obtendo baixo custo de energia, sendo o resultado ambientalmente amigável. Isto posto, a pesquisa consiste em investigar as propriedades óticas e fotoluminescentes do CeO2 dopado com La processados em HAM. As sínteses das nanoestruturas unidimensionais (1D) foram realizadas a partir das soluções aquosas diluídas dos sais e ácidos dos reagentes de partida em presença de bases químicas, depois estas soluções aquosas foram processadas para crescimento das partículas. As partículas obtidas após processamento foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia Raman e espectroscopia vibracional na região do infravermelho. A morfologia das partículas foi observada por microscopia eletrônica de varredura com canhão de elétrons por emissão de campo. As propriedades óticas foram investigadas por espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta-visível e por medidas de fotoluminescência. A síntese das nanoestruturas 1D foram avaliadas para diferentes mineralizadores e precursores de partida (diferentes sais de céria), pH, temperatura e pressão que podem variar as morfologias das nanoestruturas. Combinando-se cálculos teóricos, experimentos de laboratório e um rigoroso controle da homogeneidade química, estrutura cristalina, nanoestrutura e interação do “cluster” de CeO2, foi possível entender a organização das nanopartículas e sua estrutura resultante

The microwave hydrothermal method (MHM) is an efficient method to obtain nanoparticles, due the fact that is kinetics of crystallization favours the formation of nanomaterials with different morphologies. This method allows to obtain nanoparticles at low syntheses temperature. In this study, the employed temperature was 100ºC with a heating rate of 10ºC/min and low shorting times offering energy cost saves and being environment friendly. The main focus of this research is to investigate the optical and photoluminsecent properties of undoped CeO2 and doped with La in the MHM. Unidimensional (1D) nanoparticles were obtained from diluted aqueous solution using salts and acids and mineralizer agents to grow these nanoparticles. The obtained nanoparticles were characterized by X-ray analyses, Raman and Infra-Red spectroscopies. The morphology of nanoparticles was observed by means of field emission scanning electron microscopy. Optical properties were investigated in the UV-VIS spectroscopy region and by means of PL properties. The 1D nanoparticles were obtained in different mineralizers agent, pH, temperature and pressure, which can affect the nanoparticles morphology. By controlling the syntheses, the chemistry homogeneity, crystal structure was possible to understand the mechanism in which the CeO2 nanoparticles grows