СИНТЕЗ, БУДОВА Й ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СКЛА НА ОСНОВІ ФОСФАТО-БОРАТІВ НАТРІЮ, МОДИФІКОВАНИХ ОКСИДОМ МОЛІБДЕНУ(VI) ТА ОКСИДОМ ЄВРОПІЮ(ІІІ)
DOI: https://doi.org/10.17721/1728-2209.2024.1(59).4
Ключові слова:
оксидне скло, розплавний синтез, оксид бору, люмінесценція, європій.Анотація
Вступ. Дизайн нових люмінесцентних матеріалів на основі ізотропних оксидних систем є одним зі ключових завдань для оптимізації оптичних властивостей сучасних світлодіодних джерел освітлення. Особливої уваги заслуговує скло на основі фосфато-боратів, до складу яких введено модифікатори оптичних властивостей. Серед них оксид європію(ІІІ) відповідає за люмінесцентні властивості, а оксид молібдену(VI) є часткового склотвірним та сенсибілізуючим агентом.
Методи. У роботі використано метод швидкого охолодження сольового розплаву для одержання фосфатно-боратного скла з наступним гартуванням одержаних зразків на мідному листі. Скло схарактеризовано методами ІЧ та люмінесцентної спектроскопії, спектроскопією дифузного відбиття та рентгенофазовим аналізом.
Результати. Встановлено закономірності одержання фосфатно-боратоного скла, що модифіковано оксидом молібдену(VI), наведеного складу: (45-0.5x)P2O5-xB2O3 -10,0MoO3 -(45-0.5x)Na2O (x = 20,0-60,0) та показано, що збільшення концентрації B2O3 від 45 до 60 % мол супроводжується збільшенням гігроскопічності отриманих аморфних матеріалів та зниженням розчинності щодо Eu2O3 при ізотермічній витримці 1000 °C. Вперше показано вплив B2O3 на будову скла, а саме при досягненні х = 45 % мол B2O3 густина скла збільшується з ρ =2,20 г/см-1 до ρ = 2,45 – 2,50 г/см-1, що відповідає за формування додаткових ланцюгів завдяки більшій координаційній ємності боратних тетраедрів у порівнянні з фосфатними.
Висновки. Показано, що найбільш перспективним для моделювання червоних люмінофорів є скло 34,95P2O5 – 20,0B2O3 -10,00MoO3 – 34,95Na2O – 0,1Eu2O3, який ефективно збуджується УФ випромінюванням. Ширина забороненої зони для отриманого люмінесцентного скла встановлена як 3,65 еВ.
Посилання
Awang, A., Ghoshal, S. K., & Samavati, A. (2023). Spectroscopic Studies of Rare-Earth-Doped Glasses for LED Applications. In Advanced Materials for Solid State Lighting (pp. 225-252). Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-99-4145-2_9
Brito-Santos, G., Gil-Hernández, B., Hernández-Rodríguez, C., González-Díaz, B., Guerrero-Lemus, R., & Sanchiz, J. (2023). Degradation analysis of highly UV-resistant down-shifting layers for silicon-based PV module applications. Materials Science and Engineering: B, 288, 116207. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.116207
Deng, C. B., Zhang, M., Lan, T., Zhou, M. J., Wen, Y., Zhong, J., & Sun, X. Y. (2021). Spectroscopic investigation on Eu3+-doped TeO2-Lu2O3-WO3 optical glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 554, 120565. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120565
Deng, L., Li, J., Chen, J., & He, J. (2024). Thermal reduction triggered red–orange to blue-violet color-tunable Eu doped bulk transparent nanoporous Al2O3-SiO2 glass for LEDs. Materials Science and Engineering: B, 305, 117446. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2024.117446
González-Pérez, S., Sanchiz, J., González-Díaz, B., Holinski, S., Borchert, D., Hernández-Rodríguez, C., & Guerrero-Lemus, R. (2015). Luminescent polymeric film containing an Eu (III) complex acting as UV protector and down-converter for Si-based solar cells and modules. Surface and Coatings Technology, 271, 106-111. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.12.074
Hidi, I. J., Melinte, G., Stefan, R., Bindea, M., & Baia, L. (2013). The study of the structure and bioactivity of the B2O3• Na2O• P2O5 system. Journal of Raman Spectroscopy, 44(8), 1187-1194. https://doi.org/10.1002/jrs.4330
Hu, G., Liu, Q., Yang, Y., Yao, J., Zhou, Y., & Zeng, F. (2023). Regulation of luminescence properties of Gd2O3–B2O3–SiO2–Na2O–Al2O3 glasses by the content of Eu3+. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 34(12), 1018. https://doi.org/10.1007/s10854-023-10342-9
Mayavan, A. (2024). Comprehensive Review on Downconversion/Downshifting Silicate-Based Phosphors for Solar Cell Applications. ACS omega, 9(15), 16880-16892. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08806
Poirier, G., Ottoboni, F. S., Castro Cassanjes, F., Remonte, Á., Messaddeq, Y., & Ribeiro, S. J. L. (2008). Redox behavior of molybdenum and tungsten in phosphate glasses. The Journal of Physical Chemistry B, 112(15), 4481-4487. https://doi.org/10.1021/jp711709r
Ravi Teja, V., Sreenivasulu, M., & Chavan, V. K. (2024). Optical Applications of Europium Ion Doped Silicate Glasses: W-LED. Silicon, 1-19. https://doi.org/10.1007/s12633-024-02942-9
Reisfeld, R., Zigansky, E., & Gaft, M. (2004). Europium probe for estimation of site symmetry in glass films, glasses and crystals. Molecular Physics, 102(11-12), 1319–1330. https://doi.org/10.1080/00268970410001728609
Roh, H. S., Han, G. S., Lee, S., Kim, S., Choi, S., Yoon, C., & Lee, J. K. (2018). New down-converter for UV-stable perovskite solar cells: Phosphor-in-glass. Journal of Power Sources, 389, 135-139. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.04.026
Satpute, N. S., Mehare, C. M., Tiwari, A., Swart, H. C., & Dhoble, S. J. (2022). Synthesis and luminescence characterization of downconversion and downshifting phosphor for efficiency enhancement of solar cells: Perspectives and challenges. ACS Applied Electronic Materials, 4(7), 3354-3391. https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c00595
Zhang, F., Liang, X., Wei, R., Guo, H., & Hu, F. (2023). Tunable luminescence of Bi3+/Eu3+-doped SiO2–Al2O3-MCO3 (M= Ca, Sr, Ba) glasses for WLED. Journal of Rare Earths.1-18. https://doi.org/10.1016/j.jre.2023.09.012
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Катерина Теребіленко, Лілія Саєнко, Валерія Зозуля, Микола Слободяник
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
