Журнал неорганической химии, 2022, T. 67, № 8, стр. 1134-1145

Люминесцентные свойства боратов La0.95Eu0.05BO3 : М и La0.95Eu0.05(BO2)3 : М (М = Tb, Bi), полученных экстракционно-пиролитическим методом

Н. И. Стеблевская a*, М. В. Белобелецкая a, М. А. Медков a, Д. Х. Шлык a

a Институт химии ДВО РАН
690022 Владивосток, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Россия

* E-mail: steblevskaya@ich.dvo.ru

Поступила в редакцию 16.12.2021
После доработки 03.03.2022
Принята к публикации 04.03.2022

Аннотация

Синтез ортоборатов La0.95 –xEu0.05TbxBO3, La0.95Eu0.05BixBO3 и La0.95 –xEu0.05Tb0.02BiyBO3, а также метаборатов La0.95 –xEu0.05Tbx(BO2)3, La0.95Eu0.05Bix(BO2)3 и La0.95 –xEu0.05Tb0.02Biy(BO2)3 (х = 0.005, 0.01, 0.02, 0.025, 0.05, 0.075, у = 0.005, 0.01, 0.02, 0.025, 0.05, 0.075) проведен экстракционно-пиролитическим методом при более низких температурах и меньшем времени по сравнению с другими известными способами. Соединения исследованы методами рентгенофазового анализа, ИК- и люминесцентной спектроскопии по спектрам возбуждения люминесценции и люминесценции. Рассчитаны параметры кристаллической решетки образцов ортоборатов и метаборатов различного состава. При допировании ионами Tb3+ или Bi3+, как и совместно Tb3+ и Bi3+, структуры орторомбической модификации арагонита для ортоборатов и моноклинной модификации α-типа для метаборатов сохраняются. При этом допирование ионом-активатором Eu3+ и ионами-сенсибилизаторами Tb3+ или Bi3+ приводит к некоторому изменению параметров кристаллических ячеек. Соединения показывают интенсивную люминесценцию в области 400–750 нм. Характер спектров возбуждения люминесценции (λex = 615 нм), а также спектров люминесценции иона Eu3+ (положение полос переходов 5D07Fj (j = 0, 1, 2, 3, 4) и распределение интенсивностей по полосам) при одинаковых длинах волн возбуждения (λex) в рядах ортоборатов или метаборатов при изменении концентрации допирующих ионов Tb3+ или Bi3+ остается неизменным, что свидетельствует об идентичности ближайшего окружения иона Eu3+. Введение иона Tb3+ и дальнейшее повышение его концентрации приводят к снижению люминесценции всех люминофоров. При добавлении иона Bi3+ до 5 мол. % в ортобораты La0.95 –xEu0.05BO3 и La0.95 –xEu0.05TbxBO3 наблюдается увеличение интенсивности люминесценции, что может быть связано с возможностью передачи энергии от Bi3+ к Eu3+. Уменьшение интегральной интенсивности люминесценции в метаборатах при введении допирующих ионов Tb3+ и Bi3+ можно объяснить отличительными особенностями их кристаллической структуры.

Ключевые слова: бораты лантана, европий, тербий, висмут, допирование, пиролиз, люминесценция

Список литературы

  1. Beihoucif R., Velazquez M., Platevin O. et al. // Opt. Mater. 2017. V. 73. P. 658. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.09.026

  2. Wei H.W., Shao L.M., Jiao H. // Opt. Mater. 2018. V. 75. P. 442. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.10.011

  3. Pytalev D.S., Cauran D., Majérus O. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 641. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.03.244

  4. Halefoglu Y.Z. // Appl. Radiat. Isotopes. 2019. V. 148. № 1. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2019.03.011

  5. Sari S., Senberber F.T., Yildirim M.S. et al. // Mater. Chem. Phys. 2017. V. 200. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.07.056

  6. Nayar R., Tamboli S., Sahu A.K. et al. // J. Fluor. 2017. V. 27. № 1. P. 251. https://doi.org/10.1007/s10895-016-1952-7

  7. Omanwar S.K., Sawala. N.S. // Appl. Phys. A. 2017. V. 123. № 11. P. 673. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1268-8

  8. Fuchs B., Huppertz H. // Z. Naturforsch., B: Chem. Sci. 2019. V. 74. № 9. P. 685. https://doi.org/10.1515/znb-2019-0117

  9. Szczeszak A., Kubasiewicz K., Lis S. // Opt. Mater. 2013. V. 35. № 6. P. 1297. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2013.02.001

  10. Velchuri R., Kumar B.V., Devi V.R. et al. // Mater. Res. Bull. 2011. V. 46. № 8. P. 1219. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.04.006

  11. Heymann G., Soltner T., Huppertz H. // Solid State Sci. 2006. V. 8. № 7. P. 827. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2006.03.002

  12. Abaci O.G.H., Esenturk O., Yılmaz A. et al. // Opt. Mater. 2019. V. 98. P. 109487. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109487

  13. Zhang J., Yang M., Jin H. et al. // Mater. Res. Bull. 2012. V. 47. № 2. P. 247. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.11.015

  14. Górny A., Sołtys M., Pisarska J. et al. // J. Rare Earths. 2019. V. 37. № 11. P. 1145. https://doi.org/10.1016/j.jre.2019.02.005

  15. Xu Y.W., Chen J., Zhang H. et al. // J. Mater. Chem. 2020. V. 8. P. 247. https://doi.org/10.1039/c9tc05311e

  16. Gopi S., Jose S.K., Sreeja E. et al. // J. Lumin. 2017. V. 192. P. 1288. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.09.009

  17. Steudel F., Ahrens B., Schweizer S. // J. Lumin. 2017. V. 181. P. 31. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.08.066

  18. Wang R., Zhou D., Qiu J. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 629. P. 310. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.12.233

  19. Loos S., Mungra M., Ahrens B. et al. // J. Lumin. 2017. V. 187. P. 298. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.03.030

  20. Sołtys M., Pisarska J., Leśniak M. et al. // J. Mol. Struct. 2018. V. 1163. P. 418. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.03.021

  21. Ma C., Li X., Zhang M. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. № 15. P. 18462. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.07.064

  22. GaoY., Jiang P., Gao W. et al. // J. Solid State Chem. 2019. V. 278. P. 120915. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.120915

  23. Zhu Q., Fan Z., Li S., Li J.-G. // J. Asian Ceram. Soc. 2020. V. 8. № 2. P. 542. https://doi.org/10.1080/21870764.2020.1761084

  24. Liang Z., Mo F., Zhang X. et al. // J. Lumin. 2014. V. 151. P. 47. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2014.02.001

  25. Gao J., Song L., Liu X. et al. // J. Rare Earths. 2011. V. 29. № 4. P. 335.

  26. Yang R., Qi Y., Gao Y. et al. // J. Lumin. 2020. V. 219. P. 116880. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116880

  27. Sun X.R., Yang R.R., Song R.X. et al. // Inorg. Chem. 2016. V. 55. № 18. P. 9276. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6b01361

  28. Sohn Y. // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 1. P. 2467.

  29. Холькин А.И., Патрушева Т.Н. // Хим. технология. 2015. Т. 16. № 10. С. 576. [Khol’kin A.I., Patrusheva T.N. // Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. № 5. P. 785.]

  30. Стеблевская Н.И., Медков М.А. Координационные соединения РЗЭ. Экстракция и получение нанокомпозитов. Саарбрюккен: Palmarium academic publishing, 2012. 371 с.

  31. Стеблевская Н.И., Белобелецая М.В., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 4. С. 440. [Steblevskaya N.I., Belobeletskaya M.V., Medkov M.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 468. ] https://doi.org/10.1134/S0036023621040215

  32. Nakamoto K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part A: Theory and Applications in Inorganic Chemistry. N.Y.: John Wiley and Sons Inc., 2009.

  33. Blasse G, Grabmaier B.C. Luminescent materials. Berlin: Springer-Verlag, 1994. 233 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.