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This study explores alternative alkaline agents other than sodium carbonate for ASP process on reactive and non-reactive crude oil recovery at 55oC and 100oC. The alkalis studied were sodium metaborate, pH of 10-10.5, and a sodium silicate/borax mixture, pH of 11. Sodium metaborate showed very optimistic results similar to sodium carbonate studies. Sodium metaborate ASP floods recovered 97-99% of residual oil after waterflood in Berea sandstone at 55oC. The oil saturation in the core after the chemical flood was between 0.5-2%. Sodium metaborate ASP floods recovered 96% of the tertiary oil with a residual oil saturation of 2.6% in Bentheimer sandstone at 100oC. More importantly, the retention of surfactant was very low with the use of metaborate in Berea, Bentheimer and high clay content reservoir cores. 0.18 mg/g rock (68%) and 0.07 mg/g rock (30%) of surfactant was retained in Berea and Bentheimer respectively with the use of sodium metaborate. Sodium metaborate ASP floods recovered 96% and 98% of residual oil with a final oil saturation of 4.8% and 0.56% at 100oC and 55oC respectively in reservoir rock. The retention in reservoir core was 0.13 mg/g (48%) and 0.29 mg/g (80%) at 100oC and 55oC respectively. Sodium borax/metasilicate had a lower tertiary oil recovery due to higher surfactant retention in Berea sandstone. The ASP flood recovered 81% and 86% of tertiary oil at 100oC and 55oC respectively. The retention was 0.326 mg/g (97%) and 0.267 mg/g (98%). The last section involves treatment and reduction of reservoir cores containing clays and iron minerals. Reservoirs exist as anaerobic and reduced environments and these conditions must be emulated in laboratory experiments. Exposure of reservoir cores to aerobic conditions causes an oxidizing environment in the core leading to higher surfactant retention in the laboratory than the field. Dithionite was used to reduce reservoir cores and produce lower surfactant retention closer to field tests. Proper reduced conditions also improved oil recovery. Dithionite must be buffered with sodium bicarbonate to maintain the reducing power of dithionite. Dithionite oxidation by ferric iron and water causes hydroxyl ion consumption and pH decrease. The EH and iron concentration of the effluents must be monitored to determine the success of the core reduction. Effluent EH matching injected values and iron concentration close to the mineral solubility in brine should be used as benchmark for the success of core reduction / text

The ZSM-12 zeolite is high silica material, with a one-dimensional pore structure that makes it presents a high performance as a catalyst in the hydroisomerization of hydrocarbons. For the synthesis of ZSM-12 in most cases, reagents are required that results in the process, for example, the use of organic agents drivers structure and / or a reactant to some sources have different values, the most interesting use which has the lowest value to make the synthesis more feasible in industrial scale. In this work we developed a synthesis route of zeolite ZSM-12 using a silica source more viable than the silica gel, sodium metassilicate. Samples were synthesized by the hydrothermal method at a temperature of 160 ° C using the following reagents: silica gel, sodium metassilicate, sodium hydroxide, pseudobohemita, tetraethylammonium hydroxide, sulfuric acid. After synthesis the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), absorption spectroscopy in the infrared (FT-IR), thermal analysis (TG / DTA), determination of surface area (BET) and scanning electron microscopy (MEV) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ZSM-12 é uma zeólita rica em sílica, com uma estrutura de poros unidimensionais que faz com que ela apresente um grande desempenho como catalisador em reações de hidroisomerização de hidrocarbonetos. Para a síntese da ZSM-12, na maioria das vezes, são necessários reagentes que encarecem o processo, como por exemplo, o uso de agentes orgânicos direcionadores de estrutura ou/e algumas fontes de um reagente possuir valores diversos, sendo o mais interessante usar o que tem o valor mais baixo para tornar a síntese mais viável em escala industrial. No presente trabalho foi desenvolvida uma rota de síntese da zeólita ZSM-12 utilizando uma fonte de sílica mais viável que a sílica gel, o metassilicato de sódio. As amostras foram sintetizadas pelo método hidrotérmico à temperatura de 160°C, utilizando os seguintes reagentes: sílica gel, metassilicato de sódio, hidróxido de sódio, pseudobohemita, hidróxido de tetraetilamônio, ácido sulfúrico. Após as sínteses as amostras obtidas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FT-IR), análises térmicas (TG/DTA), determinação da área superficial (BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Atualmente, os materiais luminescentes que apresentam a luminescência persistente tem ganhando um destaque devido a capacidade de emitir luz por um período de tempo que pode variar de minutos à horas depois de cessada a excitação. Todavia, não há um grande número de estudos quantitativos a respeito dos fatores que influenciam esse fenômeno. Dessa forma, para o estudar do efeito do band gap na luminescência persistente comparou-se as propriedades de duas matrizes similares. A matriz ortossilicato de cádmio, Cd2SiO4, foi comparada com a matriz metassilicato de cádmio, CdSiO3, já descrita na literatura. A matriz ortossilicato de cádmio não dopada e dopada com íons terra rara foi sintetizada via síntese de estado sólido pelo método cerâmico a 1050 °C. A caracterização e o estudo da pureza se deram através das técnicas difração de raios X (DRX) usando radiação Síncrotron e CuKα. O estado de oxidação foi estudado usando espectroscopia de absorção de raios X próximo a borda (XANES) com radiação Síncrotron. As propriedades luminescentes foram compreendidas pelos experimentos de fotoluminescência no UV-Vis e espectroscopia com radiação Síncrotron na região do UV vácuo. Os difratogramas mostraram a presença de pequenas porcentagens de impurezas e a obtenção da fase pura para o Cd2SiO4:Pr3+. O espectro de XANES mostrou a presença apenas de íons terras raras trivalentes. O valor do band gap para a matriz ortossilicato de cádmio em 4,1 eV foi determinado utilizando espectros de excitação e emissão em 77 K dos materiais Cd2SiO4 e Cd2SiO4:Gd3+. Os espectros de excitação e emissão dos materiais Cd2SiO4:Pr3+ e Cd2SiO4:Tb3+ permitiram a comparação das propriedades luminescentes entre a fase ortossilicato e metassilicato, além de indicar a posição de alguns níveis 5d dentro da banda de condução. Com os dados obtidos foi proposto um mecanismo de luminescência persistente para o íon Pr3+ que mostrou-se muito mais eficiente nessa matriz em relação ao metassilicato de cádmio, comportamento oposto ao observado com os íons Tb3+, devido às suas posições dentro do band gap da matriz / Persistent luminescence materials have gained special attention lately due to their special property of emitting light for long time after ceased irradiation. However, hitherto, there is no deep quantitative analysis on the factors that affects this phenomenon. On this way, we compared the persistent luminescence properties on two similar inorganic hosts differing only in their band gap energies. The cadmium orthosilicate (Cd2SiO4) was compared to the cadmium metasilicate (CdSiO3) already well described in literature. The non-doped and rare earth doped cadmium orthosilicate were prepared with solid state synthesis at 1050 °C. The characterization and phase purity study were made with X-ray diffraction techniques using both Synchrotron and CuαK radiation. The oxidation state was studied with Synchrotron radiation X-ray absorption Near Edge structure measurements (XANES). The photoluminescence study was done with UV-Vis and VUV-UV emission and excitation spectroscopies. The XRD patterns allowed the determination of the phase purity and confirmed the preparation of pure Cd2SiO4:Pr3+. XANES data confirmed the presence of only trivalent rare earths. The band gap was determined as 4.1 eV with the 77 K excitation spectra of Cd2SiO4 and Cd2SiO4:Gd3+. The excitation spectra of Cd2SiO4:Pr3+ and Cd2SiO4:Tb3+ allowed the comparation between the optical properties of meta- and orthosilicate crystal phases like the position of 5d levels which are inside Cd2SiO4 conduction band. The obtained data allowed the proposition of a persistent luminescence mechanism for Pr3+ ion, considerably more efficient on orthosilicate when compared to metasilicate. This behavior is on the opposite way to the one observed for Tb3+ ions, due to their position in the band gap.

Atualmente, os materiais luminescentes que apresentam a luminescência persistente tem ganhando um destaque devido a capacidade de emitir luz por um período de tempo que pode variar de minutos à horas depois de cessada a excitação. Todavia, não há um grande número de estudos quantitativos a respeito dos fatores que influenciam esse fenômeno. Dessa forma, para o estudar do efeito do band gap na luminescência persistente comparou-se as propriedades de duas matrizes similares. A matriz ortossilicato de cádmio, Cd2SiO4, foi comparada com a matriz metassilicato de cádmio, CdSiO3, já descrita na literatura. A matriz ortossilicato de cádmio não dopada e dopada com íons terra rara foi sintetizada via síntese de estado sólido pelo método cerâmico a 1050 °C. A caracterização e o estudo da pureza se deram através das técnicas difração de raios X (DRX) usando radiação Síncrotron e CuKα. O estado de oxidação foi estudado usando espectroscopia de absorção de raios X próximo a borda (XANES) com radiação Síncrotron. As propriedades luminescentes foram compreendidas pelos experimentos de fotoluminescência no UV-Vis e espectroscopia com radiação Síncrotron na região do UV vácuo. Os difratogramas mostraram a presença de pequenas porcentagens de impurezas e a obtenção da fase pura para o Cd2SiO4:Pr3+. O espectro de XANES mostrou a presença apenas de íons terras raras trivalentes. O valor do band gap para a matriz ortossilicato de cádmio em 4,1 eV foi determinado utilizando espectros de excitação e emissão em 77 K dos materiais Cd2SiO4 e Cd2SiO4:Gd3+. Os espectros de excitação e emissão dos materiais Cd2SiO4:Pr3+ e Cd2SiO4:Tb3+ permitiram a comparação das propriedades luminescentes entre a fase ortossilicato e metassilicato, além de indicar a posição de alguns níveis 5d dentro da banda de condução. Com os dados obtidos foi proposto um mecanismo de luminescência persistente para o íon Pr3+ que mostrou-se muito mais eficiente nessa matriz em relação ao metassilicato de cádmio, comportamento oposto ao observado com os íons Tb3+, devido às suas posições dentro do band gap da matriz / Persistent luminescence materials have gained special attention lately due to their special property of emitting light for long time after ceased irradiation. However, hitherto, there is no deep quantitative analysis on the factors that affects this phenomenon. On this way, we compared the persistent luminescence properties on two similar inorganic hosts differing only in their band gap energies. The cadmium orthosilicate (Cd2SiO4) was compared to the cadmium metasilicate (CdSiO3) already well described in literature. The non-doped and rare earth doped cadmium orthosilicate were prepared with solid state synthesis at 1050 °C. The characterization and phase purity study were made with X-ray diffraction techniques using both Synchrotron and CuαK radiation. The oxidation state was studied with Synchrotron radiation X-ray absorption Near Edge structure measurements (XANES). The photoluminescence study was done with UV-Vis and VUV-UV emission and excitation spectroscopies. The XRD patterns allowed the determination of the phase purity and confirmed the preparation of pure Cd2SiO4:Pr3+. XANES data confirmed the presence of only trivalent rare earths. The band gap was determined as 4.1 eV with the 77 K excitation spectra of Cd2SiO4 and Cd2SiO4:Gd3+. The excitation spectra of Cd2SiO4:Pr3+ and Cd2SiO4:Tb3+ allowed the comparation between the optical properties of meta- and orthosilicate crystal phases like the position of 5d levels which are inside Cd2SiO4 conduction band. The obtained data allowed the proposition of a persistent luminescence mechanism for Pr3+ ion, considerably more efficient on orthosilicate when compared to metasilicate. This behavior is on the opposite way to the one observed for Tb3+ ions, due to their position in the band gap.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Brown rot is the main diseases of peaches, with pre and postharvest losses. Control it is difficult because the fungus infect fruit and remain latent until conditions are favorable to its manifestation. Therefore, to understand the role of latent infection of the disease incidence and find strategies to minimize losses, with low environmental impact, is essential for sustainable crop management. This thesis consists of four papers that resulted from work with the following objectives: to study the relationship between latent infection and the occurrence of postharvest brown rot; to evaluate the effect of preharvest fungicide application on the Monilinia fructicola control during storage and marketing of peaches; to investigate the pre and postharvest applications of silicon on the brown rot control in peach. They were used peaches of Eldorado and Pepita cultivars, in field experiments involving preharvest spraying of fungicides and pre and postharvest applications of silicon and experiments in refrigerated storage conditions at -0.5 ° C. Iprodione, tebuconazole and difenoconazole are effective in brown rot control in the field conditions, while in postharvest, the incidence was controlled in 96.2% with iminoctadine. These products decreased the incidence of injuries resulting from latent infections. There is a high correlation between the presences of latent infections in preharvest with the incidence of the disease in postharvest, with most of the damage after cold storage resulting from the latent infections of Monilinia fructicola. Foliar application of 6 g L-1 sodium silicate or sodium metasilicate is effective in controlling the disease without causing phytotoxicity to the plants. Six sodium silicate applications had the same effect as six fungicides applications to brown rot control in peaches Eldorado . Postharvest sodium metasilicate application, in 6 g L-1, reduced the diseases incidence but caused fruit skin darkening. Physical defense mechanisms of the plants are affected by silicon application, because it increased the element content in the leaves and fruits, and increased skin texture. However, the effect of silicon on the biochemical defense mechanisms may involve the synthesis of polyphenols, because in the one year of search we found a higher content of these compounds in fruit treated with silicon. In general, products based on silicon, applied alone or intercalated with fungicides, control the disease in pre and postharvest, allowing a decrease in fungicide use and production cost. / A podridão parda do pessegueiro é a doença de maior importância para a cultura, com danos em pré e pós-colheita. O controle é dificultado devido à habilidade do fungo de infectar os frutos e permanecer latente até que as condições tonarem-se favoráveis à sua manifestação. Portanto, compreender o papel da infecção latente na incidência da doença, bem como encontrar estratégias que minimizem as perdas, com baixo impacto ambiental, é fundamental para o manejo sustentável da cultura. Esta tese é composta por quatro artigos científicos que resultaram de trabalhos com os seguintes objetivos: estudar a relação da infecção latente com a ocorrência da podridão parda em pós-colheita; avaliar o efeito da aplicação pré-colheita de fungicidas no controle do fungo Monilinia fructicola durante o armazenamento e comercialização de pêssegos; investigar o potencial do silício em pré e pós-colheita no controle da podridão parda do pessegueiro. Foram utilizados pêssegos das cultivares Eldorado e Pepita em experimentos a campo envolvendo pulverizações pré-colheita de fungicidas e aplicações pré e pós-colheita de produtos à base de silício e experimentos em condições de armazenamento refrigerado a 0,5 ºC. Os fungicidas iprodione, tebuconazole e difenoconazole foram eficazes no controle da podridão parda a campo, enquanto que em pós-colheita, a incidência foi controlada em 96,2% com iminoctadina. Esses produtos também reduziram a incidência de lesões decorrentes de infecções latentes. Há uma alta correlação entre a presença de infecções latentes em pré-colheita com a incidência da doença em pós-colheita, sendo a maior parte das lesões após o armazenamento refrigerado decorrentes das infecções latentes do fungo Monilinia fructicola. Aplicação foliar de 6 g L-1 de metassilicato de sódio ou de silicato de sódio foram eficazes no controle da doença sem causar fitotoxidez às plantas. Seis aplicações de silicato de sódio tiveram o mesmo efeito que seis aplicações de fungicidas no controle da podridão parda em pêssegos cv. Eldorado. A aplicação de metassilicato de sódio em pós-colheita, na dose de 6 g L-1, reduziu a incidência da doença, mas causou escurecimento da epiderme dos frutos. Os mecanismos físicos de defesa das plantas são afetados pelo Si, pois houve aumento do conteúdo do elemento nas folhas e frutos e aumento da textura da epiderme, entretanto, o efeito do silício sobre os mecanismos bioquímicos de defesa pode envolver a síntese de polifenóis, pois em um dos anos da pesquisa verificou-se maior conteúdo destes compostos em frutos tratados com silício. Em geral, produtos à base de silício, aplicados isoladamente ou intercalados com fungicidas, controlam a doença em pré e pós-colheita proporcionando redução no uso de fungicidas e no custo de produção.

Materiais com luminescência persistente são normalmente baseados em aluminatos e silicatos dopados com íons Eu2+, portanto buscam-se novos materiais com diferentes dopantes. Consequentemente, os materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+ (R: La-Lu) foram preparados pelo método de combustão com temperaturas de ignição entre 400 e 600 °C, assim como pelo método cerâmico a 1500 °C. Os sistemas mais versáteis CdSiO3:TR3+ foram preparados apenas pelo método cerâmico a 950 °C. Para estudar a estrutura e a pureza de fase dos materiais utilizou-se espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X (método do pó) e microscopia eletrônica de varredura. Os estados de oxidação e o ambiente ao redor dos íons terras raras foram investigados com a espectroscopia de absorção de raios X com radiação Síncrotron (XANES e EXAFS). As propriedades da luminescência persistente dos fósforos foram investigadas com as técnicas de termoluminescência (TL), fotoluminescência e espectroscopia com radiação Síncrotron na região do UV-UV vácuo. Baseado nas medidas de TL, a estrutura dos defeitos dos materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+ (TR: Nd e Dy) e CdSiO3:TR3+ (TR: Pr, Gd e Tb) mostrou-se ideal para a luminescência persistente a temperatura ambiente. Os espectros de XANES indicaram a presença dos estados divalente e trivalente do Eu dopado na matriz BaAl2O4, enquanto que apenas íons TR3+ co-dopantes foram observados (exceto CeIV). O íon Eu3+ pode estar presente devido ao processo de migração do elétron do íon Eu2+ para a banda de condução durante o processo de excitação. Em contraste, para o sistema CdSiO3:TR3+, foram observadas apenas as espécies trivalentes TR3+, excluindo, portanto, a oxidação direta TR3+→TRIV. Apenas a transição interconfiguracional 4f65d1→4f7 do íon Eu2+ foi observada na luminescência persistente dos materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+. Por outro lado, para a matriz CdSiO3 dopada com íons Pr3+ e Tb3+, apenas as transições 4fn-4fn foram observadas, sem a presença da banda de emissão defeitos observada tanto no espectro de emissão sob excitação no UV como no espectro de luminescência persistente do CdSiO3:Gd3+. O band gap das matrizes BaAl2O4 (6,5 eV) e CdSiO3 (5,28 eV) foi obtido com a espectroscopia de excitação no UV-UV vácuo. A posição dos níveis de energia dos íons TR2+/3+ determinada com o auxílio da banda de transferência de carga ligante metal (LMCT) O2-(2p)Eu3+ confirmou o papel dos elétrons como carregadores de carga no mecanismo da luminescência persistente dos íons Eu2+, Pr3+ e Tb3+. Por fim, os mecanismos da luminescência persistente foram desenvolvidos, e, apesar de serem diferentes, os mecanismos para os íons Eu2+, Tb3+ e Pr3+ apresentaram princípios similares. Esta semelhança confirma a solidez da interpretação dos dados experimentais dos materiais com luminescência persistentes dopados com Eu2+ e encoraja a expansão de modelos similares para outros materiais com luminescência persistente no futuro. Cálculos teóricos com, por exemplo, método DFT poderão no futuro ser utilizados para refinar o modelo, diminuir o trabalho experimental e para descobrir novos modelos para sistemas que o atual modelo não pode ser aplicado, como no caso dos materiais dopados com Eu3+. / Persistent luminescent materials are usually based on Eu2+ doped aluminates or silicates, though novel materials with different dopants are seeked for. Accordingly, BaAl2O4:Eu2+,R3+ (R: La-Lu) materials were prepared by the combustion method with ignition temperatures between 400 and 600 °C as well as with the solid state reaction at 1500 °C. The more versatile CdSiO3:R3+ systems were prepared only with the solid state reaction at 950 °C. Infrared absorption spectroscopy, X-ray powder diffraction and Scanning Electron Microscopy techniques were used to study the structure and phase purity of the materials. The oxidation states of the rare earths and their environment were investigated with synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS). The persistent luminescence properties of the phosphors were investigated with thermoluminescence (TL), photoluminescence and synchrotron radiation UV-VUV spectroscopy. Based on the TL measurements, the trap structure for BaAl2O4:Eu2+,R3+ (R: Nd and Dy) and CdSiO3:R3+ (R: Pr, Gd and Tb) is ideal for room temperature persistent luminescence. The XANES spectra indicated the presence of both divalent and trivalent europium doped in the BaAl2O4 host, while only trivalent rare earth co-dopants were observed (except CeIV). Eu3+ may be present because of in situ charging of persistent luminescence. In contrast for the CdSiO3:R3+ system, only the trivalent R3+ species were observed, thus excluding the direct R3+→RIV (R: Pr and Tb) oxidation. Only the typical interconfigurational 4f65d1→4f7 transition of Eu2+ ion was observed in the persistent luminescence of BaAl2O4:Eu2+,R3+ materials. On the other hand, for the Pr3+ and Tb3+ doped CdSiO3, only 4fn-4fn transitions were observed with no traces of the defect band emission observed in either the conventional UV excited or persistent luminescence spectra of CdSiO3:Gd3+. The band gap energy for the hosts BaAl2O4 (6.5 eV) and CdSiO3 (5.28 eV) were obtained with the UV-VUV excitation spectroscopy. The R2+/3+ energy levels positions determined with the aid of the O2-(2p)→Eu3+ ligand to metal charge transfer transition (LMCT) confirmed the role of electrons as the charge carriers in the mechanism of Eu2+, Pr3+ and Tb3+ persistent luminescence. Finally, the persistent luminescence mechanisms were constructed and, despite the differences, the mechanisms for Eu2+, Tb3+ and Pr3+ proved to be rather similar. This similarity confirms the solidity of the interpretation of experimental data for the Eu2+ doped persistent luminescence materials and encourages the expansion of similar models for other persistent luminescence materials in the future. Theoretical calculations by e.g. DFT method can be used to refine the model, to decrease experimental work and to find different models for systems where the present model evidently fails, e.g. Eu3+ doped materials.

Materiais com luminescência persistente são normalmente baseados em aluminatos e silicatos dopados com íons Eu2+, portanto buscam-se novos materiais com diferentes dopantes. Consequentemente, os materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+ (R: La-Lu) foram preparados pelo método de combustão com temperaturas de ignição entre 400 e 600 °C, assim como pelo método cerâmico a 1500 °C. Os sistemas mais versáteis CdSiO3:TR3+ foram preparados apenas pelo método cerâmico a 950 °C. Para estudar a estrutura e a pureza de fase dos materiais utilizou-se espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X (método do pó) e microscopia eletrônica de varredura. Os estados de oxidação e o ambiente ao redor dos íons terras raras foram investigados com a espectroscopia de absorção de raios X com radiação Síncrotron (XANES e EXAFS). As propriedades da luminescência persistente dos fósforos foram investigadas com as técnicas de termoluminescência (TL), fotoluminescência e espectroscopia com radiação Síncrotron na região do UV-UV vácuo. Baseado nas medidas de TL, a estrutura dos defeitos dos materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+ (TR: Nd e Dy) e CdSiO3:TR3+ (TR: Pr, Gd e Tb) mostrou-se ideal para a luminescência persistente a temperatura ambiente. Os espectros de XANES indicaram a presença dos estados divalente e trivalente do Eu dopado na matriz BaAl2O4, enquanto que apenas íons TR3+ co-dopantes foram observados (exceto CeIV). O íon Eu3+ pode estar presente devido ao processo de migração do elétron do íon Eu2+ para a banda de condução durante o processo de excitação. Em contraste, para o sistema CdSiO3:TR3+, foram observadas apenas as espécies trivalentes TR3+, excluindo, portanto, a oxidação direta TR3+→TRIV. Apenas a transição interconfiguracional 4f65d1→4f7 do íon Eu2+ foi observada na luminescência persistente dos materiais BaAl2O4:Eu2+,TR3+. Por outro lado, para a matriz CdSiO3 dopada com íons Pr3+ e Tb3+, apenas as transições 4fn-4fn foram observadas, sem a presença da banda de emissão defeitos observada tanto no espectro de emissão sob excitação no UV como no espectro de luminescência persistente do CdSiO3:Gd3+. O band gap das matrizes BaAl2O4 (6,5 eV) e CdSiO3 (5,28 eV) foi obtido com a espectroscopia de excitação no UV-UV vácuo. A posição dos níveis de energia dos íons TR2+/3+ determinada com o auxílio da banda de transferência de carga ligante metal (LMCT) O2-(2p)Eu3+ confirmou o papel dos elétrons como carregadores de carga no mecanismo da luminescência persistente dos íons Eu2+, Pr3+ e Tb3+. Por fim, os mecanismos da luminescência persistente foram desenvolvidos, e, apesar de serem diferentes, os mecanismos para os íons Eu2+, Tb3+ e Pr3+ apresentaram princípios similares. Esta semelhança confirma a solidez da interpretação dos dados experimentais dos materiais com luminescência persistentes dopados com Eu2+ e encoraja a expansão de modelos similares para outros materiais com luminescência persistente no futuro. Cálculos teóricos com, por exemplo, método DFT poderão no futuro ser utilizados para refinar o modelo, diminuir o trabalho experimental e para descobrir novos modelos para sistemas que o atual modelo não pode ser aplicado, como no caso dos materiais dopados com Eu3+. / Persistent luminescent materials are usually based on Eu2+ doped aluminates or silicates, though novel materials with different dopants are seeked for. Accordingly, BaAl2O4:Eu2+,R3+ (R: La-Lu) materials were prepared by the combustion method with ignition temperatures between 400 and 600 °C as well as with the solid state reaction at 1500 °C. The more versatile CdSiO3:R3+ systems were prepared only with the solid state reaction at 950 °C. Infrared absorption spectroscopy, X-ray powder diffraction and Scanning Electron Microscopy techniques were used to study the structure and phase purity of the materials. The oxidation states of the rare earths and their environment were investigated with synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS). The persistent luminescence properties of the phosphors were investigated with thermoluminescence (TL), photoluminescence and synchrotron radiation UV-VUV spectroscopy. Based on the TL measurements, the trap structure for BaAl2O4:Eu2+,R3+ (R: Nd and Dy) and CdSiO3:R3+ (R: Pr, Gd and Tb) is ideal for room temperature persistent luminescence. The XANES spectra indicated the presence of both divalent and trivalent europium doped in the BaAl2O4 host, while only trivalent rare earth co-dopants were observed (except CeIV). Eu3+ may be present because of in situ charging of persistent luminescence. In contrast for the CdSiO3:R3+ system, only the trivalent R3+ species were observed, thus excluding the direct R3+→RIV (R: Pr and Tb) oxidation. Only the typical interconfigurational 4f65d1→4f7 transition of Eu2+ ion was observed in the persistent luminescence of BaAl2O4:Eu2+,R3+ materials. On the other hand, for the Pr3+ and Tb3+ doped CdSiO3, only 4fn-4fn transitions were observed with no traces of the defect band emission observed in either the conventional UV excited or persistent luminescence spectra of CdSiO3:Gd3+. The band gap energy for the hosts BaAl2O4 (6.5 eV) and CdSiO3 (5.28 eV) were obtained with the UV-VUV excitation spectroscopy. The R2+/3+ energy levels positions determined with the aid of the O2-(2p)→Eu3+ ligand to metal charge transfer transition (LMCT) confirmed the role of electrons as the charge carriers in the mechanism of Eu2+, Pr3+ and Tb3+ persistent luminescence. Finally, the persistent luminescence mechanisms were constructed and, despite the differences, the mechanisms for Eu2+, Tb3+ and Pr3+ proved to be rather similar. This similarity confirms the solidity of the interpretation of experimental data for the Eu2+ doped persistent luminescence materials and encourages the expansion of similar models for other persistent luminescence materials in the future. Theoretical calculations by e.g. DFT method can be used to refine the model, to decrease experimental work and to find different models for systems where the present model evidently fails, e.g. Eu3+ doped materials.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Background: Elucidating the lithium disilicate system like the popular IPS e.max® CAD (LS2), made specifically for Computer-Aided Design and Computer-Aided Manufacturing (CAD-CAM), as a function of temperature unravels new ways to enhance material properties and performance. Objective: To study the effect of various thermal processing on the crystallization kinetics, crystallite microstructure, and strength of LS2. Methods: The control group of the LS2 samples was heated using the standard manufacturer heating-schedule. Two experimental groups were tested: (1) an extended temperature range (750-840 °C vs. 820-840 °C) at the segment of 30 °C/min heating rate, and (2) a protracted holding time (14 min vs. 7 min) at the isothermal temperature of 840 °C. Five other groups of different heating schedules with lower-targeted temperatures were evaluated to investigate the microstructural changes. For each group, the crystalline phases and morphologies were measured by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) respectively. Differential scanning calorimeter (DSC) was used to determine the activation energy of LS2 under non-isothermal conditions. A MTS universal testing machine was used to measure 3-point flexural strength and fracture toughness, and elastic modulus and hardness were measured by the MTS Nanoindenter® XP. A one-way ANOVA/Tukey was performed per property (alpha = 0.05). Results: DSC, XRD, and SEM revealed three distinct microstructures during LS2 crystallization. Significant differences were found between the control group, the two aforementioned experimental groups, and the five lower-targeted-temperature groups per property (p<0.05). The activation energy for lithium disilicate growth was 667.45 (± 28.97) KJ/mole. Conclusions: Groups with the extended temperature range (750-840 °C) and protracted holding time (820-840 °C H14) produced significantly higher elastic-modulus and hardness properties than the control group but showed similar significant flexural-strength and fracture-toughness properties with the control group. In general, explosive growth of lithium disilicates occurred only when maximum formation of lithium metasilicates had ended.