Структура, фазовый состав и спектрально-люминесцентные свойства твердых растворов La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6

2
АКТУАЛЬНОСТЬ
Люминесцентные лампы
Детектирование излучения
Применение в сфере безопасности
Применение в декоре

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
3
Цель:
исследование морфологии, фазового состава и спектрально-люминесцентных характеристик порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) со структурой розиаита.
Задачи:
исследование морфологии порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) методами лазерного гранулометрического анализа и сканирующей электронной микроскопии;
исследование фазового состава порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) методом рентгеновской дифракции порошков, определение параметров кристаллической решетки этих порошков;
исследование спектрально-люминесцентных характеристик порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) методами оптической спектроскопии.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Концентрационный ряд La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6:
La0,99Nd0,01Ga0,5Sb1,5O6,
La0,97Nd0,03Ga0,5Sb1,5O6,
La0,93Nd0,07Ga0,5Sb1,5O6,
La0,9Nd0,1Ga0,5Sb1,5O6,
La0,85Nd0,15Ga0,5Sb1,5O6.
Метод синтеза
Порошки La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) синтезированы методом соосаждения с последующим отжигом (650, 900, 1060 °С). Прекурсорами являлись La(NO3)3∙6H2O, GaCl3 в виде 0,8367 М раствора в пентане, Sb2O3, Nd(NO3)3∙6H2O, HCl и NH4OH.
Исследуемые образцы получены в лаборатории химической синергетики ИОНХ РАН А. В. Егорышевой.
4

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
5
Лазерный гранулометрический анализ
(лазерный анализатор Shimadzu SALD-3110)
Сканирующая электронная микроскопия
(сканирующий электронный микроскоп Hitachi TM3000)
Рентгеновская порошковая дифрактометрия
(рентгеновский дифрактометр PANalytical Empyrean)
Оптическая спектроскопия
(спектрофотометр Perkin Elmer Lambda 950,
установка на базе монохроматора МДР-23)

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ
ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
ПО РАЗМЕРАМ
6
Распределения частиц порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,15) по размерам

ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
7
СЭМ изображения порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,15)
x = 0,15
x = 0,01

8
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
Дифрактограммы порошков
La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
QHK0 = 1, 3, 4, 7, 9, 12, 13, 16, 19, 21 ⇒
2. Кристаллическая решетка порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) является гексагональной.
- квадратичная форма
для средних сингоний
1. Порошки La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) изоструктурны.
2θ,°
Интенсивность, отн.ед.
x = 0,01
x = 0,03
x = 0,07
x = 0,1
x = 0,15

9
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
3. Набор межплоскостных расстояний порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) соответствует соединению LaFe0,5Sb1,5O6 со структурой розиаита.
Проекции кристаллической структуры розиаита на примере соединения LaFe0,5Sb1,5O6
а) вдоль и б) перпендикулярно оси c [Ceramics International (2016г., Т.42, №12, сс.13976-13982)]

10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
п. 2, 3 ⇒ ,
где
a и c – параметры решетки,
d – межплоскостное расстояние,
величины с * относятся к LaFe0,5Sb1,5O6,
величины без * - к La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6.

11
ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6
(x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
Энергетическая схема Nd3+
Спектр отражения порошка La0,85Nd0,15Ga0,5Sb1,5O6

12
ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6
(x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)
Спектры люминесценции порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) (T = 300K)

13
ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКОВ La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6
(x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
14
Методом лазерного гранулометрического анализа порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) выявлено наличие трех фракций частиц с размерами, соответствиующими областям 0,10-0,15; 0,3-1; 1,3-7 мкм. При увеличении концентрации ионов Nd3+ возрастает относительная доля частиц с размером 1,5-3,5 мкм.
Методом рентгеновской дифракции выявлено, что соединения La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) являются изоструктурными и характеризуются структурой розиаита. Определены параметры решетки концентрационного ряда La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15) и показано, что они возрастают при увеличении концентрации ионов Nd3+.
Зарегистрированы спектры люминесценции порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 (x = 0,01; 0,03; 0,07, 0,1; 0,15), обусловленные переходами с уровня 4F3/2 на мультиплеты 4I9/2, 4I11/2, 4I11/2 ионов Nd3+. Из полученных спектров найдены коэффициенты ветвления люминесценции межмультиплетных переходов 4F3/2→4I9/2, 4F3/2→4I11/2, 4F3/2→4I13/2.
Выявлено перераспределение относительных интенсивностей линий в спектрах люминесценции оптических переходов 4F3/2→4I9/2, 4F3/2→4I11/2 ионов Nd3+ для порошков La1-xNdxGa0,5Sb1,5O6 с различной концентрацией ионов Nd3+, что связано с особенностями их локального окружения, обусловленными, по-видимому, условиями их синтеза.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
15
Лазерный гранулометрический анализ
(лазерный анализатор Shimadzu SALD-3110, измеряемый диапазон размеров частиц: 0,5÷3000 мкм, длина волны лазерного излучения: 690 нм)
Сканирующая электронная микроскопия
(сканирующий электронный микроскоп Hitachi TM3000, диапазон кратности увеличения: 15÷3×104, разрешение: 30 нм, ускоряющее напряжение: 5, 15 кВ)
Рентгеновская порошковая дифрактометрия
(рентгеновский дифрактометр PANalytical Empyrean, излучение: CuKα, длина волны: 1,5414 Å, угловой диапазон (2θ): -111°÷168°, разрешение (Δ2θ): 10-4°)
Оптическая спектроскопия
(спектрофотометр Perkin Elmer Lambda 950, диапазон сканирования: 200÷2500 нм, разрешение: 0,2 нм для БИК диапазона и 0,05 нм для УФ и видимого диапазонов;
установка регистрации спектров люминесценции на базе монохроматора МДР-23, спектральный диапазон: 200÷2000 нм, источник возбуждения: п/п лазерный диод с λ = 808 нм, приемник: фотодиод ФД-7Г (спектральный диапазон: 800-1800 нм))

СХЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
16
Оптическая схема спектрофотометра Perkin Elmer Lambda 950

СХЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
17
Блок-схема установки для регистрации спектров люминесценции,
где 1 – источник излучения, 2 – модулятор, 3 – исследуемый образец, 4 – фокусирующая оптика, 5 – монохроматор, 6 – шаговый двигатель, 7 – реперное устройство, 8 – блок согласования, 9 – фотоприемник, 10 – блок управления, 11 – ЭВМ, 12-17 элементы системы управления