СИНТЕЗ ТА ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛЕГОВАНИХ ІОНАМИ Сr(III) МІКРО- ТА НАНОРОЗМІРНИХ ОРТОБОРАТІВ ІНДІЮ

Автор(и)

  • І. В. Березовська Фізико-хімічний інститут ім. О. В. Богатського НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-9733-8523
  • О. В. Хоменко Фізико-хімічний інститут ім. О. В. Богатського НАН України, Україна
  • С. В. Кулешов Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, Україна
  • О. К. Трунова Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, Україна
  • Н. П. Єфрюшина Фізико-хімічний інститут ім. О. В. Богатського НАН України, Україна
  • В. П. Доценко Фізико-хімічний інститут ім. О. В. Богатського НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7919-698X

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2024.2(88).322125

Ключові слова:

ортоборати індію, Сr(III), люмінесцентні властивості, ІЧ діапазон, наноструктуровані матеріали

Анотація

Леговані іонами Сr3+ мікро- та нанорозмірні ортоборати індію отримано методом твердофазних реакцій та термолізом аморфного прекурсору, відповідно. Спектри люмінесценції іонів Сr3+ у мікро- та нанорозмірних зразках InBO3 складаються з широкої смуги в інфрачервоній (ІЧ) області спектру, яка зумовлена дозволеним за спином переходом 4Т2 → 4A2. Показано, що, на відміну від інтенсивності емісії, спектральне положення максимумів смуг люмінесценції іонів Cr3+ (λмах = ~810 нм) та її збудження у отриманих матеріалах практично не залежить від розміру кристалітів. Встановлено, що при 293 К квантова ефективність люмінесценції мікророзмірних зразків InBO3:Cr3+ досить висока й сягає η = 0,70, тоді як для нанорозмірних зразків InBO3:Cr3+ η становить лише 0,26–0,30. Цей ефект приписується гасінню люмінесценції Cr3+ внаслідок взаємодії з недосконалостями кристалічної ґратки, включаючи поверхневі дефекти, роль яких зростає при зменшенні розмірів частинок. Зроблено висновок, що за умови оптимізації процедури синтезу та підвищення квантової ефективності люмінесценції нанорозмірний InBO3:Cr3+ може бути використаний для розробки ІЧ світлодіодів різного призначення.

Посилання

Rajendran V., Chang H., Liu R.-S. Recent progress on broadband near-infrared phosphors converted light emitting diodes for future miniature spectrometers. Opt. Mater: X., 2019, vol. 1, pp. 100011/1–11. https://doi.org/10.1016/j.omx.2019.10001

De Guzman G. N. A., Fang M.-H., Liang C.-H., Bao Z., Hu S.-F., Liu R.-S. Near-infrared phosphors and their full potential: A review on practical applications and future perspectives. J. Lumin., 2020, vol. 219, article 116944. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116944

Poelman D., Van der Heggen D., Du J., Cosaert E., Smet P. F. Persistent phosphors for the future: Fit for the right application. J. Appl. Phys., 2020, vol. 128, pp. 240903/1–13. https://doi.org/10.1063/5.0032972

Shao Q., Ding H., Yao L., Xu J., Liang C., Jian J. Photoluminescence properties of a ScBO3:Cr3+ phosphor and its applications for broadband near infrared LEDs. RSC Adv., 2018, vol. 8, pp. 12035–12042. https://doi.org/10.1039/c8ra01084f

Fang M.-H., Huang P.-Y., Bao Z., Majewska N., Leśniewski T., Mahlik S., Grinberg M., Leniec G., Kaczmarek S. M., Yang C.-W., Lu K.-M., Sheu H.-S., Liu R.-S. Penetration in biological tissue using light-emitting diodes with highly efficient near-infrared ScBO3:Cr3+ phosphor. Chem. Mater., 2020, vol. 32, pp. 2166–2171. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c00101

Shi M., Shao Q., Yao L., Yu S., Dong Y., Jiang J. Molten salt synthesis of broad-band near-infrared InBO3:Cr3+ submicron phosphor and its luminescent enhancement by lanthanide ion codoping. Inorg. Chem., 2022, vol. 61, no 31, pp. 12275–12283. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c01477

Cesaria M., Di Bartolo B. Nanophosphors-Based white light sources. Nanomater., 2019, vol. 9, no 7, article 1048. https://doi.org/10.3390/nano9071048

Huang P., Zheng W., Gong Z., You W., Wei J., Chen X. Rare earth ion – and transition metal ion- doped inorganic luminescent nanocrystals: from fundamentals to biodetection. Mater. Today Nano., 2019, vol. 5, article 100031. https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2019.100031

Santamaría-Pérez D., Gomis O., Sans J. A., Ortiz H.M., Vegas Á., Errandonea D., Ruiz-Fuertes J., Martinez-Garcia D., Garcia-Domene B., Pereira A.L.J., Manjón F.J., Rodríguez-Hernández P., Muñoz A., Piccinelli F., Bettinelli M., Popescu C. Compressibility systematics of calcite-type borates: an experimental and theoretical structural study on ABO 3 (A = Al, Sc, Fe, and In). J. Phys. Chem. C., 2014, vol. 118, pp. 4354–4361. https://doi.org/10.1021/jp4124259

Yuan J., Wu Q., Zhang P., Yao J., He T., Cao Y. Synthesis of indium borate and its application in photodegradation of 4-chlorophenol. Environ. Sci. Technol., 2012, vol. 46, pp. 2330–2336. https://doi.org/10.1021/es203333k

Blasse G., Dirksen G. J. Scandium borate (ScBO3) as a host lattice for luminescent lanthanide and transition metal ions. Inorg. Chim. Acta, 1988, vol. 145, pp. 303–308. https://doi.org/10.1016/S0020-1693(00)83974-2

Katelnikovas A., Bettentrup H., Uhlich D., Sakirzanovas S., Justel T., Kareiva A. Synthesis and optical properties of Ce3+-doped Y3Mg2AlSi2O12. J. Lumin., 2009, vol. 129, pp. 1356–1361. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2009.07.006

Wiatrowska A., Keur W., Ronda C. Single and multicomponent garnets nanoparticles – synthesis and luminescence. J. Lumin., 2017, vol. 189, pp. 9–18. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.11.001

Dotsenko V., Berezovskaya I., Poletaev N., Khlebnikova M., Zatovsky I., Bychkov K., Khomenko O., Efryushina N. Combustion synthesis and nontrivial luminescence properties of nanosized δ*-Al2O3 doped with Cr3+ ion. Solid State Sci., 2021, vol. 119, pp. 106704/1–8. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2021.106704

Garrity E. M., Egbo K., Lee C., Zakutayev A., Stevanović V. Defect chemistry and doping of ultrawide band gap (III)BO3 compounds. Chem. Mater., 2023, vol. 35, pp. 9952–9962. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01754

Sun Y., Gao W., Yang T. A Lewis acid-base paired InBO3 catalyst: synthesis and high selectivity for isopropanol dehydrogenation. Dalton Trans., 2023, vol. 52, pp. 7538–7543. https://doi.org/10.1039/D3DT00941F

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-25

Як цитувати

Березовська, І. В., Хоменко, О. В., Кулешов, С. В., Трунова, О. К., Єфрюшина, Н. П., & Доценко, В. П. (2024). СИНТЕЗ ТА ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛЕГОВАНИХ ІОНАМИ Сr(III) МІКРО- ТА НАНОРОЗМІРНИХ ОРТОБОРАТІВ ІНДІЮ. Вісник Одеського національного університету. Хімія, 29(2(88), 5–14. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2024.2(88).322125

Номер

Том 29 № 2(88) (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.

Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.