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Estudios DFT y caracterización de nanoestructuras de titanatos para baterías de ión-litio

Juan, Julián 26 April 2023 (has links)
En esta tesis se ha estudiado la intercalación de Li en dos nanoestructuras de titanatos, TiO2(B) y H2Ti3O7, siendo ambos materiales candidatos para ser aplicados en baterías de ión-Li. En el caso del primer material estudiado, se realizaron estudios sobre el voltaje de intercalación del Li en las superficies ultrafinas (100) y (001) y en el sistema “bulk”, mientras que en el segundo material se estudió sólamente la intercalación en el “bulk”. En general, se obtuvieron los parámetros para las estructuras y las curvas DOS de los sistemas puros e intercalados. Se estudió la diferencia de densidad de carga y se realizó el análisis de Bader para estudiar las cargas del sistema. Se realizaron estudios vibracionales, obteniendo las phDOS, y el espectro Raman en el caso del estudio sobre TiO2(B). Se realizaron estudios de la difusión de Li en los dos materiales, y las propiedades termodinámicas de los dos sistemas “bulk” han sido estudiadas, para así poder tener una comprensión más realista para la aplicación de estos sistemas. En el desarrollo de la presente tesis, todos los cálculos fueron realizados en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad con la metodología de Hubbard (DFT+U). Los cálculos de optimización de geometría, estructura electrónica, estudios de carga, espectros Raman y difusión, entre otros, se obtuvieron mediante el código VASP. Los estudios de enlace se realizaron mediante el código DDEC6. Cabe destacar que el postprocesamiento para la obtención de las propiedades vibracionales y termodinámicas fueron realizadas con el código libre Phonopy. Los cálculos fueron comparados con estudios teóricos previos de DFT y con resultados experimentales, cuando había disponibles. / In this thesis, the Li intercalation of two titanates nanostructures were studied, TiO2(B) and H2Ti3O7, being both materials candidates to be applied in Li-ion batteries. In the case of the first material studied, studies about voltage intercalation of Li in the ultrathin surfaces (100) and (001) and in the “bulk” systems were performed, while in the second material, only the intercalation in the “bulk” was studied. In general, the parameters obtained for the structures and the DOS curves of the pure and intercalated systems were obtained. The charge density difference was studied and the Bader analysis was performed in order to study the charges of the system. Vibrational studies were performed, obtaining the phDOS and the Raman spectra in the case of the TiO2(B) study. Li diffusion studies in both materials were performed, and the thermodynamic properties of both “bulk” systems have been studied to have a more realistic comprehension for the application of these systems. In the development of the present thesis, all of the calculations were performed with Density Functional Theory with the Hubbard methodology (DFT+U). The calculations of optimization of geometry, electronic structure, charge studies, Raman spectra and diffusion, among others, were obtained with the VASP code. The bond studies were performed with the DDEC6 code. It is important to mention that the postprocessing to obtain the vibrational and thermodynamics properties was performed with the open source package Phonopy. The calculations were compared with previous DFT theoretical studies and experimental results, when they were available.
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Antiferromagnetismo nos titanatos geometricamente frustrados Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 / Antiferromagnetism in the geometrically frustrated titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7

Ishida, Lina 22 January 2019 (has links)
Recentemente, observamos na comunidade científica o despertar de um interesse pelo estudo de lantanídeos com base em titânio; neste ínterim, as amostras Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 se destacam por terem sido pouco exploradas, especialmente a baixas temperaturas. Análises cristalográficas de monocristais de Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 nos permitiram confirmar inicialmente características de rede como a geometria cúbica e monoclínica, respectivamente, enquanto as análises magnéticas e calorimétricas forneceram a temperatura de transição, até então inédita no caso do Nd2Ti2O7 (aproximadamente T=0,62K), além de ordenamento do tipo antiferromagnético e presença de anisotropia a altas temperaturas, na amostra de Sm2Ti2O7, e por toda a extensão de temperaturas trabalhadas, na amostra de Nd2Ti2O7. Por fim, identificamos também a entropia esperada para spins do tipo Ising em ambas as amostras. / Recently the scientific community has shown interest for titanium lanthanides, with the titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7 being poorly approached, specially at low temperatures. Crystallographic analysis were performed on the single crystal samples of Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7, which allowed us to confirm its expected cubic and monoclinic structures, respectively; Magnetic and calorimetric data displayed the transition temperature, not previously seen in case of Nd2Ti2O7, of T=0.35K and T=0.62K, respectively, and the antiferromagnetic behaviour of both samples; Anisotropy was observed at high temperatures on the Sm2Ti2O7 data and along all the temperature range studied for the Nd2Ti2O7 sample. Finally, we have identified the entropy of Ising spins on both samples.
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Antiferromagnetismo nos titanatos geometricamente frustrados Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 / Antiferromagnetism in the geometrically frustrated titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7

Lina Ishida 22 January 2019 (has links)
Recentemente, observamos na comunidade científica o despertar de um interesse pelo estudo de lantanídeos com base em titânio; neste ínterim, as amostras Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 se destacam por terem sido pouco exploradas, especialmente a baixas temperaturas. Análises cristalográficas de monocristais de Sm2Ti2O7 e Nd2Ti2O7 nos permitiram confirmar inicialmente características de rede como a geometria cúbica e monoclínica, respectivamente, enquanto as análises magnéticas e calorimétricas forneceram a temperatura de transição, até então inédita no caso do Nd2Ti2O7 (aproximadamente T=0,62K), além de ordenamento do tipo antiferromagnético e presença de anisotropia a altas temperaturas, na amostra de Sm2Ti2O7, e por toda a extensão de temperaturas trabalhadas, na amostra de Nd2Ti2O7. Por fim, identificamos também a entropia esperada para spins do tipo Ising em ambas as amostras. / Recently the scientific community has shown interest for titanium lanthanides, with the titanates Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7 being poorly approached, specially at low temperatures. Crystallographic analysis were performed on the single crystal samples of Sm2Ti2O7 and Nd2Ti2O7, which allowed us to confirm its expected cubic and monoclinic structures, respectively; Magnetic and calorimetric data displayed the transition temperature, not previously seen in case of Nd2Ti2O7, of T=0.35K and T=0.62K, respectively, and the antiferromagnetic behaviour of both samples; Anisotropy was observed at high temperatures on the Sm2Ti2O7 data and along all the temperature range studied for the Nd2Ti2O7 sample. Finally, we have identified the entropy of Ising spins on both samples.
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Estrutura e propriedade fotoluminescente da solução sólida de titanato de chumbo, estrôncio e cálcio / Structure and luminescent property of the solid solution of lead, strontium and calcium titanate

Milanez, Juliana 12 December 2008 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2239.pdf: 1185708 bytes, checksum: cbaac4c4305f59523e4b35b14bf20943 (MD5) Previous issue date: 2008-12-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / The lead, strontium and calcium titanate, (Pb, Sr, Ca)TiO3 (PSCT), is a solid material, which has its structure as a prototype of mineral perovskita (CaTiO3) with general formula ABX3. The solid solution of PSCT has been obtained by the polymeric precursor method and characterized by different techniques. Many of the properties observed for the titanates are directly related to the structure of the material, especially in regard to their organization. Therefore, knowing the material s degree of structural organization can help to predict its properties and possible applications. In this work it is presented a series of experimental trials that allowed us to evaluate the structural order at short, medium and long range of the material. Among those we can mentioned, DRX, FTRaman, XANES, spectroscopy in the UV-Vis region and photoluminescence emission. The study of structural order and disorder in the PSCT material, turned possible to characterize the effect of modifier lattice on the structure, linking the results to favorable conditions for the issuance of FL emission. / O titanato de chumbo, estrôncio e cálcio, (Pb, Sr, Ca)TiO3 (PSCT), é um material sólido, que apresenta sua estrutura como protótipo do mineral perovisquita (CaTiO3) e fórmula geral ABO3. A solução sólida de PSCT foi obtida através do método dos precursores poliméricos e caracterizada por diferentes técnicas. Muitas das propriedades observadas para os titanatos se relacionam diretamente à estrutura do material, principalmente no que se refere à sua organização. Assim sendo, conhecer o grau de organização estrutural de um material pode ajudar a prever suas propriedades e possíveis aplicações. Neste trabalho, é apresentada uma série de ensaios experimentais que nos possibilitaram avaliar a ordem estrutural do material a curta, média e longa distância. Dentre eles citamos DRX, FT-Raman, XANES, espectroscopia na região do UV-Vis e a própria emissão de fotoluminescência. Avaliando o estudo da ordem e desordem estrutural no material PSCT, foi possível caracterizar a influência dos modificadores de rede na estrutura, associando os resultados às condições favoráveis a emissão de FL.
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SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE SISTEMAS NANOESTRUTURADOS PARA FOTOELETROCATÁLISE

Marques, José Francisco Zavaglia 27 March 2014 (has links)
Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T18:59:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseFranciscoZavagliaMarques.pdf: 2049396 bytes, checksum: 211f0a7be1dce3b826d2fc80c01e126e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseFranciscoZavagliaMarques.pdf: 2049396 bytes, checksum: 211f0a7be1dce3b826d2fc80c01e126e (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / The photocatalytic and photoelectrochemical degradation of Rhodamine 6G dye was studied using TiO2 , TiO2 doped with N , TiO2 thin films prepared by thermal decomposition of polymeric precursors and titanates prepared by hydrothermal synthesis method. The materials synthesized by thermal decomposition of polymeric precursor method were heat-treated at 450 ° C and in the hydrothermal synthesis TiO2 in anatase phase in 40 g / L NaOH at 20 bar was thermally treated at 200 ° C. The obtained compounds were characterized by X- ray diffraction, nitrogen adsorption using the BET method and the morphology was observed by using atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The results demonstrate that the obtaining nanostructures are titanium dioxide in the pure anatase phase and titanates, with specific areas ranging from 45 to 63 m2/g for TiO2 and 120 to 510 m2/g for titanates. Adsorption tests were performed to determine the equilibrium parameters and with the photocatalytic tests the kinetic parameters were determined. The adsorption capacity was correlated with the specific area and TiO2 in the anatase phase exhibits the higher efficiency for dye degradation and in removal of total organic carbon. The galvanostatic method with the TiO2 electrode illuminated with UV radiation shows higher degradation rate and higher removal of total organic carbon. / Neste trabalho foi estudada a degradação fotocatalítica e fotoeletroquímica do corante rodamina 6G utilizando TiO2, TiO2 dopado com N, filmes finos de TiO2 preparados pelo método da decomposição térmica de precursores poliméricos e titanatos preparados por síntese hidrotermal. Os materiais sintetizados pelo método da decomposição térmica de precursores poliméricos foram tratados termicamente a 450 °C e na síntese hidrotermal o TiO2 anatase foi tratado em meio de NaOH 40 g/L a 20 bar e 200 °C. Os compostos obtidos foram caracterizados por difração de raios-X, adsorção de nitrogênio pelo método BET e a morfologia foi observada por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados comprovam a obtenção de nanoestruturas de dióxido de titânio na fase anatase pura e titanatos, com áreas específicas variando entre 45 a 63 m2/g para o TiO2 e 120 a 510 m2/g para os titanatos. Foram realizados testes de adsorção com a determinação dos parâmetros de equilíbrio e testes fotocatalíticos com a determinação dos parâmetros cinéticos. A capacidade de adsorção esta correlacionada com a área específica e TiO2 na fase anatase puro apresentou maior eficiência na degradação do corante e na remoção do carbono orgânico total. O processo galvanostático com o eletrodo de TiO2 iluminado com radiação UV mostrou maior velocidade de degradação do corante e maior remoção do carbono orgânico total.
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Síntese e caracterização de catalisadores de óxido de ferro suportado em titanatos lamelares / Synthesis and characterization of layered titanates supported iron oxide catalysts

BRASIL, Valéria Bacelar 19 May 2008 (has links)
Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Valeria Bacelar.pdf: 464096 bytes, checksum: fe410c188fc3cc5828e5b522edb370a1 (MD5) Previous issue date: 2008-05-19 / Sodium trititanate and silica - trititanate supported iron oxide catalysts were prepared by coprecipitation of iron ions and by the deposition of iron oxide nanoparticles previously prepared. The catalysts and the supports were characterized regarding their composition, structure, thermal behavior and textural properties. The amount of iron in catalysts ranged from 0.98% to 5.9%, and the lowest percentages were observed for catalysts prepared by deposition of nanoparticles. The catalysts and supports are macroporous with limited mesoporosity. The catalysts and supports were evaluated in the reaction of dehydrogenation of ethylbenzene for the production of styrene. During tests, the structure of the solids did not chang. Both the supports and the catalysts were active in the dehydrogenation of ethylbenzene in the absence of steam, allowing the economy of energy. The results of verification of the ionic exchange process/ adsorption of Cu+2, showed that the solids containing iron oxide in the composition presented results higher than the solids without iron oxide. The exception was observed for the solids that have acid surface. / Os catalisadores de óxido de ferro suportados em trititanato de sódio e trititanato com sílica foram preparados por coprecipitação de íons ferro e por deposição de nanopartículas de óxido de ferro previamente preparadas. Os catalisadores e os suportes foram caracterizados quanto à composição, estrutura, comportamento térmico e propriedades texturais. A quantidade de ferro nos catalisadores variou de 0,98% a 5,9% sendo as menores porcentagens observadas nos catalisadores preparados por deposição de nanopartículas. Os suportes e os catalisadores são macroporosos com pequena contribuição de mesoporos. Os catalisadores e os suportes foram avaliados na reação de desidrogenação do etilbenzeno para produção de estireno. Durante os testes, a estrutura dos sólidos não sofreu qualquer alteração. Ambos os suportes e catalisadores foram ativos na desidrogenação do etilbenzeno na ausência de vapor permitindo gerar economia de energia. Os resultados da verificação do processo de troca iônica/adsorção de Cu2+, mostraram que os sólidos contendo óxido de ferro na composição apresentaram resultados maiores que os sólidos sem óxido de ferro. A exceção foi observada nos sólidos com superfícies ácidas.
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Desenvolvimento e avalia??o da atividade antitumoral de nanotubos de titanatos modificados com quercetina em c?ncer de bexiga

Alban, Luisa 01 August 2018 (has links)
Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-08-08T14:30:34Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o Luisa Alban.pdf: 1572475 bytes, checksum: 51e47c0f80b15d05eda24af2e3b8fde5 (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-08-09T11:13:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Disserta??o Luisa Alban.pdf: 1572475 bytes, checksum: 51e47c0f80b15d05eda24af2e3b8fde5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T11:23:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o Luisa Alban.pdf: 1572475 bytes, checksum: 51e47c0f80b15d05eda24af2e3b8fde5 (MD5) Previous issue date: 2018-08-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The interest in nanostructures such as titanate nanotubes (TNTs) has grown notably in recent years due to their biocompatibility and economic viability, which makes them promising for application in the biomedical field. Quercetin (Qc) has been reported to have great potential as a chemopreventive agent widely used in the study of the treatment of diseases such as bladder cancer. Therefore, this work aimed to study the incorporation of quercetin in sodium TNTs (NaTNT) and zinc (ZnTNT), as well as characterize the nanostructures formed. In addition, it was intended to conduct Qc release tests and biological and antitumor activities in T24 lineage cells. The nanostructures of TNTs were synthesized and characterized by FTIR, MEVFEG, EDS, MET DRX and TGA techniques. The results showed that the nanostructures have a tubular structure and the exchange of Na+ ions by Zn2+, as well as the incorporation of quercetin in the structure do not alter this morphology. In addition, the interaction established between Zn and Qc increases the thermal stability of nanostructures. The release test showed that the maximum delivery of Qc occurs after 24h and the presence of Zn controls the release of the flavonoid. Biological assays have shown that the NaTNTQc and ZnTNTQc nanostructures decrease the cellular viability of T24 after 48h in high concentrations. Furthermore, NaTNT, NaTNTQc and ZnTNT reduce the number of T24 lineage cells when combined with irradiation after 48h showing that the combination of nanostructures and ionizing energy is an attractive object of study in the treatment of bladder cancer. / O interesse por nanoestruturas como nanotubos de titanatos (TNTs) tem crescido notavelmente nos ?ltimos anos devido a sua biocompatibilidade e viabilidade econ?mica, o que os tornam promissores para a aplica??o na ?rea biom?dica. A quercetina (Qc) tem sido relatada como tendo grande potencial como agente quimiopreventivo amplamente utilizada no estudo do tratamento de doen?as como c?ncer de bexiga. Neste sentido, este trabalho pretendeu estudar a incorpora??o de quercetina em TNTs de s?dio (NaTNT) e de zinco (ZnTNT), bem como, realizar a caracteriza??o das nanoestruturas formadas. Al?m disso, pretendeu-se conduzir testes de libera??o de Qc e atividades biol?gicas e antitumorais em c?lulas da linhagem T24. As nanoestruturas de TNTs foram sintetizadas e caracterizadas por t?cnicas de FTIR, MEV-FEG, EDS, MET DRX e TGA. Os resultados mostraram que as nanoestruturas apresentam estrutura tubular, e a troca de ?ons Na+ por Zn2+, bem como a incorpora??o de quercetina na estrutura n?o alteram esta morfologia. Al?m disso, a intera??o estabelecida entre o Zn e Qc aumenta a estabilidade t?rmica das nanoestruturas. O ensaio de libera??o mostrou que a entrega m?xima de Qc ocorre ap?s 24h e apresen?a de Zn controla a libera??o do flavonoide para o meio. Os ensaios biol?gicos mostraram que as nanoestruturas NaTNTQc e ZnTNTQc diminuem a viabilidade celular de T24 ap?s 48h em altas concentra??es. Ainda, NaTNT, NaTNTQc e ZnTNT reduzem o n?mero de c?lulas da linhagem T24 quando combinadas com irradia??o ap?s 48h mostrando que a combina??o entre as nanoestruturas e energia ionizante se apresenta como um objeto de estudo atrativo no tratamento de c?ncer de bexiga.
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Simulações por dinâmica molecular de compostos do tipo ABO3 (SrTiO3 e CaTiO3)

Souza, James Alves de 26 February 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2261.pdf: 6647837 bytes, checksum: 5f3d49f4f65a3ec465ca7904f635b5f9 (MD5) Previous issue date: 2009-02-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / Using the classical molecular dynamics simulations, Perovskites systems composed by oxides (ABO3), in particular SrTiO3 and CaTiO3, were performed. The titanates are easily prepared as polycrystalline ceramics; chemically and mechanically stable they can be characterized in various temperature and pressure conditions. These provide us reliable experimental results for construction and consolidation of theoretical models. Another important fact is that these materials have wide variety of technological applications and many important properties as well as the phase transitions arising from the effect of temperature and pressure. That can be explored to understand the interactions among its constituents. The effective interatomic potential used has the same functional form of the potential proposed by Vashishta and Rahman and it s composed by the sum of terms Coulomb interaction, van der Waals, esthereometric and dipole-induced. The system was treated in (N, V, E) and (N, P, H) ensembles to verify the influence of temperature and pressure application on structural and dynamics properties of perovskites. The method used allowed us to describe various properties such as thermal expansion coefficient, angles distribution, coordination number, elastic properties, pair distribution function, density of vibrational states, Debye-Waller factor and so on. The phase transitions of systems were explored showing fantastic results. / Utilizando o método da Dinâmica Molecular clássica foram realizadas simulações de sistemas perovskitas formados por óxidos (ABO3), em particular SrTiO3 e CaTiO3. A vantagem em trabalhar com estes materiais é que os titanatos são facilmente preparados como cerâmicas policristalinas, são química e mecanicamente muito estáveis, o que torna possível caracterizálos em várias condições de temperatura e pressão, nos proporcionando resultados experimentais confiáveis para construção e consolidação de modelos teóricos. Outro fato importante é que estes materiais possuem ampla aplicabilidade tecnológica além de propriedades como transições de fase decorrentes do efeito de temperatura e pressão que podem ser exploradas para o melhor entendimento das interações entre seus constituintes. O potencial interatômico efetivo utilizado possui a mesma forma funcional dos potenciais propostos por Vashishta e Rahmann sendo composto pela soma dos termos de interação de Coulomb, de van der Waals, estereométrica e carga-dipolo induzido. Os sistemas foram tratados nos ensembles microcanônico (N,V,E) e isobárico-isoentálpico (N,P,H) para verificação da influência da temperatura e aplicação de pressão em suas propriedades estruturais e dinâmicas. O método empregado nos permitiu descrever de maneira satisfatória várias propriedades como coeficiente de expansão térmica, distribuição de ângulos, número de coordenação, propriedades elásticas, função distribuição de pares, densidade de modos vibracionais, fator de Debye-Waller entre outros. O comportamento dos sistemas na região em que ocorrem as transições de fase também foi explorado apresentando resultados fantásticos.
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Influência da ordem-desordem estrutural na fotoluminescência do CaTiO3:Sm / Influence of the order-disorder structural on the photoluminescence of the CaTiO3

Figueiredo, Alberthmeiry Teixeira de 08 March 2007 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2107.pdf: 1909260 bytes, checksum: da4d8a10b11de732e1a636989588feb6 (MD5) Previous issue date: 2007-03-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / Some properties of the materials, such as ferroelectric and optic, are dependents to structural organization of the material. Thus, to know the order disorder degree at short, intermediate and long range is important to elucidate or predict properties in materials. The PL emission at room temperature will be used to study the structural order disorder at short, intermediate and long range in the CaTiO3:Sm, in function of annealed temperature. Using studies of the structural order disorder in the CaTiO3:Sm system will propose a model that appoint to favorable conditions, in disordered material, to show PL emission at room temperature. / Algumas propriedades em materiais, tais como ferroeletricidade e óptica, estão ligadas à forma como o material encontra se organizado estruturalmente. Sendo assim, conhecer os graus de organização estrutural á curta, média e longa distância em um material são de suma importância para explicar ou prever determinadas propriedades de alguns materiais. Nesse trabalho, a emissão fotoluminescência à temperatura ambiente foi utilizada para estudar a ordem desordem estrutural a curta, a média e a longa distância no material CaTiO3:Sm, em função do tratamento térmico. Foram utilizados estudos experimentais (espectroscopia Raman, difração de raios X, espectroscopia na região do ultravioleta-visível, ressonância paramagnética eletrônica) e cálculos mecânicos-quânticos para estudar a ordem-desordem estrutural do sistema. Através dos resultados de fotoluminescência foi possível evidenciar a desordem estrutural a média distância, apesar de já estabelecida a ordem estrutural a curta e a longa distância. Através do estudo da ordem desordem estrutural no sistema CaTiO3:Sm foi proposto um modelo teórico-experimental, Modelo de Banda Larga, que apontou as condições favoráveis para que os materiais desordenados estruturalmente apresentem emissão FL à temperatura ambiente.
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Influência dos íons Cu2+ nas propriedades ópticas dos pós de (Ca1-x Cux)TiO3 preparados por métodos químicos / Influence of Cu2+ ions in the optical properties of (Ca1-xCux)TiO3 powders synthesized by chemical soft methods

Oliveira, Larissa Helena de 29 October 2012 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5089.pdf: 3644825 bytes, checksum: 8b1f79d4ad34b8dd2a5e2d39f27283f9 (MD5) Previous issue date: 2012-10-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The influence of Cu2+ doping as well as the preparation methods on the structural, morphological and optical properties of (Ca1-xCux)TiO3 powders with (x= 0; 0,01; 0,02; 0,04 and 0,10) of Cu2+ were studied in this work. The copper ions has been chose to replace the A site in the CaTiO3 perovskite, by the fact that structural defects related to covalent character of Cu-O linkages are created in the CaTiO3 crystalline structure. This effect is able to change the polarization or charge density of CaO12 and TiO6 clusters in the matrix, influencing its optical properties. The studied systems were synthesized by the microwave assisted hydrothermal method (HM) and Polymeric precursor method (PPM). These powders were structurally and morphologically characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, micro-Raman (MR) spectroscopy, volumetric gas adsorption of Brunauer, Emmett e Teller (BET) method and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Finally, their optical properties were investigated by ultraviolet-visible (UV-vis) absorption and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns, Rietveld refinement indicated that these crystals present a perovskite-type CaTiO3 orthorhombic structure and space group Pbnm. MR spectroscopy indicated the presence of strtuctural defects which are associated to the introduction of Cu2+ ions in the A site of the perovskite.The presence of structural defects which are able to modify the polarization and/or charge density into the lattice, influencing its optical properties. Moreover, the reduction in band gap (Egap) observed for these systems is also related to them. The defects and distortions into lattice at medium- and short-range on the [CaO12]/[TiO6] clusters promotes the structural order-disorder responsible for the intense PL properties of these systems. The powders morphology are also influenced by the experimental procedure employed in the systems preparation. These materials are promising candidates for future applications in optical devices. / Neste trabalho foi estudado a influência da dopagem do íon Cu2+ e dos métodos de síntese nas propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos pós de (Ca1-xCux)TiO3 contendo x= 0; 0,01; 0,02; 0,04 e 0,10 mol de Cu2+. Este íon foi escolhido para substituir o sítio A do CaTiO3 por ser um dopante que pode causar uma mudança na polarização ou densidade eletrônicas dos clusters CaO12 e TiO6 na estrutura do titanato de cálcio, o que pode gerar defeitos e distorções no material influenciando suas propriedades ópticas. Os materiais estudados foram sintetizados pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas (MH) e método dos precursores poliméricos (MPP). Os pós foram analisados estrutural e micro-estruturalmente pelas técnicas de difração de raios X (DRX), refinamento estrutural de Rietveld, espectroscopia de micro-Raman (MR), Método Volumétrico de Adsorção de Gases de Brunauer, Emmett e Teller (BET) e Microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV). As propriedades ópticas foram analisadas por meio das técnicas de espectroscopia de absorção na região do UV-vis (UV-vis) e espectroscopia de fotoluminescência (FL). Os resultados de DRX refinamento de Rietveld indicaram que os pós cristalizam-se em uma estrutura ortorrômbica de CaTiO3 e grupo espacial Pbnm. As análises de MR indicaram a presença de defeitos estruturais na estrutura cristalina o CaTiO3 relacionadas à quebra de simetria dos clusters CaO12 e TiO6 causada pela introdução do Cobre no sítio A da perovskita. Estes defeitos estruturais podem modificar a densidade de cargas ou polarização na estrutura cristalina do CaTiO3 influenciando sua emissão fotoluminescente. Os sistemas apresentaram uma tendência a redução do valor do gap óptico (Egap) destes materiais pode estar relacionada com a presença dos íons Cu2+ na estrutura cristalina CaTiO3. Os defeitos estruturais na rede cristalina a médio e curto alcance nos clusters [CaO12]/[TiO6] são responsáveis pela emissão fotoluminescente dos pós preparados. A morfologia dos pós também é fortemente influenciada pelo método de síntese empregado. Os materiais preparados mostraram potencial aplicação em dispositivos ópticos.

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