Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Целью данной работы является исследование влияния температуры пиролиза экстрактов на состав и люминесцентные характеристики неорганических люминофоров на основе оксидов, оксисульфидов, фосфатов и боратов РЗЭ, полученных ЭП методом. Р е зу л ь т а ты Используемая для получения люминофоров общая схема ЭП метода заключается в следующих операциях. Водные растворы солей металлов контактировали в течение получаса с равной по объему органической фазой. Органическую фазу, содерж ащую экстрагирующиеся катионообменными , анионообменными, хелатообразующими, бинарными и нейтральными экстрагентами разнолигандное комплексное соединение РЗЭ, отделяли и отгоняли растворитель. Концентрации металлов в каждом случае контролировали с привлечением атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного методов анализа. Полученный после удаления избытка растворителя прекурсор подвергали пиролизу в муфельной печи. Выбор экстрагентов для каждого металла [6] оказывает сущ ественное влияние не только на эффективность получения его насыщенных экстрактов для последующего пиролиза, но и на температуру процесса, а также на состав получающихся продуктов. Основным преимущ еством ЭП метода по сравнению с известными методами синтеза люминофоров является снижение температуры и времени процесса пиролиза. Процесс термического разложения прекурсоров после предварительного удаления раствори теля при температуре 3 0 -5 0 °С происходит в несколько стадий , связанных с экзотермическим разложением органических составляющих комплекса и сопровождающихся потерей массы при температуре 110-350 °С, и заканчивается образованием конечного продукта в интервале температур 410-800 °С. Температурные пределы разложения экстрактов, состав промежуточных продуктов и температура окончания пиролиза с образованием конечного продукта определяются природой экстрагента и самого металла. При разной температуре пиролиза прекурсоров могут быть получены материалы различного состава. Так, установлено [6], что при пиролизе различных по составу экстрактов, содержащих комплексы РЗЭ с О- и С-органическими лигандами, при 150 °С образуются соединения Ln2O2CO3, а при 350-650 °С — оксиды соответствующего состава. При увеличении времени пиролиза данного прекурсора с одного часа до трех при 150-300 °С образуются наноразмерные оксиды Ln2O3. Промежуточным продуктом пиролиза экстрактов РЗЭ, содержащих комплексы с хлорсодержащими лигандами, являются оксихлориды LnOCl, с серусодержащими — оксисульфиды, присутствующие в продуктах пиролиза до температуры 450-550 °С, с фтор- или фосфорсодержащими лигандами — фториды или фосфаты соответственно. В процессе пиролиза прекурсора в результате сгорания органических компонентов образуются газообразные продукты, что, например, в случае использования пасты экстракта европия с фосфорорганическими экстрагентами приводит к самопроизвольному созданию восстановительной атмосферы и частичному восстановлению европия(ІІІ) в европий(ІІ) и образованию Eu(PO 3 ) 3 :Eu2+. Рентгенограммы всех полученных при 450-600 °С соединений показали характерный для наноструктур дифракционный максимум в области малых углов 5—7Ѳ, а на больших углах наблюдаются высокие пики кристаллического оксида. Влияние температуры пиролиза прекурсоров изучали на примере полученных ЭП методом по описанным ранее в [6, 7] методикам люминофоров на основе оксидов европия Eu2O3 и тербия Tb4O7; оксисульфидов европия, тербия, иттрия, празеодима; фосфатов европия Eu 3 PO 7 , Eu(PO 3)3 и допированного ионом Eu2+ фосфата Eu(PO 3 ) 3 :Eu2+; фосфатов тербия TbPO4, Tb(PO 3 ) 3 ; смешанных фосфатов La0,8Ce0,15Tb0,05PO4 и La0,sCe0,15Tb0,05(PO3)3, полиниобатов европия EuNb3O9 и EuNb5O14; политанталатов европия EuTa3O9, EuTa 5 O 14 , EuTa 7 O 19 и тербия TbTa3O9, TbTa 5 O 14 , TbTa7O19; орто- и метаборатов европия La0,95Eu0,05BO3 и La0,95Eu0,05(BO2)3, в том числе допированных ионами Tb3+, Bi3+, Sm3+. Образцы люминофоров после пиролиза по данным АСМ представляют собой агломераты с размерами 100-200 нм, после разрушения которых диспергированием в этиловом спирте или ацетоне размеры частиц составляют 40 -100 нм (рис. 1). Морфология образцов люминофора одного и того же состава, но полученных при разной температуре пиролиза, различна — при повышении температуры происходит ожидаемое спекание частиц (рис. 2). Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 100-105. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 100-105. © Стеблевская Н. И., Белобелецкая М. В., 2023 101