Thesis
Elaboración y caracterización de polvos de BaTiO3:Er3+,Yb3+ por el método Sol-Gel
Fecha
24/10/2008Registro en:
García Hernández, Margarita. (200). Elaboración y caracterización de polvos de BaTiO3:Er3+,Yb3+ por el método Sol-Gel (Maestría en Tecnología Avanzada), Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, Unidad Altamira, México.
Autor
García Hernández, Margarita
Institución
Resumen
ABSTRACT: BaTiO3 powders codoped with Er3+,Yb3+ ions were prepared by a sol-gel method. The preparation of the codoped matrix was carried out starting with alcoxide type precursors obtaining a successful synthesis. The powders of BaTiO3:Er3+,Yb3+ were obtained with the purpose of obtaining optical properties, specifically a high luminescence, this material will allow to study the up-conversion, also that the incorporation of the doped ions allows to study to the material as tracer in new materials. The work was elaborated by means of the following structure: Transparent and stable solutions of BaTiO3:Er3+,Yb3+ were prepared, the solution concentration was 0.9 M, the ions doped concentration was 6 %mol for the ytterbium and 2.5, 5, and 10 %mol for the erbium, the obtained powders were dried at 90 °C and heated-treatment at 300, 500, 700, 950 and 1150 °C, to eliminate the solvents, compound organic and to obtain a crystalline and dense material. The codoped powders of BaTiO3 with Er3+ and Yb3+ were characterized by infrared spectroscopy, x-ray diffraction, scanning electronic microscopy, and uv-vis spectroscopy, in order to know their structure, morphology, particle size and optical properties. The obtained powders of BaTiO3:Er3+,Yb3+ presented a cubic crystalline structure at temperatures of 700 °C, the morphology that presented the powders it is conformed by irregular microcrystals forming agglomerated primarily in a spherical shape, although also it is possible to observe some particles with flat faces. The average size distribution for the samples treated at 700 °C was of 51.74μm and with a form factor of 0.7. The analyses EDS showed the presence of the Er and Yb in all the analyzed samples. RESUMEN: Se elaboraron polvos de BaTiO3 codopado con los iones Er3+, Yb3+ por el método de sol-gel. La preparación de la matriz codopada se realizó a partir de precursores de tipo alcóxidos obteniendo una síntesis exitosa. Los polvos de BaTiO3:Er3+,Yb3+ se elaboraron con la finalidad de obtener propiedades ópticas, específicamente una alta luminiscencia, este material permitirá estudiar el proceso de conversión hacia arriba (up-conversion) además que la incorporación de los iones dopantes permite estudiar al material como trazador en nuevos materiales. El trabajo se elaboró mediante la estructura siguiente: Se prepararon soluciones de BaTiO3:Er3+,Yb3+ transparentes y estables, la concentración de la solución fue de 0.9 M, la concentración de los iones dopantes fue de 6 %mol para el yterbio y 2.5, 5, y 10 %mol para el erbio los polvos obtenidos fueron secados a 90 °C y tratados térmicamente a 300, 500, 700, 950 y 1150 °C, para eliminar los solventes, compuestos orgánicos y obtener un material cristalino y denso. Los polvos de BaTiO3 codopados con Er3+ e Yb3+ se caracterizaron por espectroscopia de infrarrojo, difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, y espectroscopia UV-vis a fin de conocer su estructura, morfología, tamaño de partícula y sus propiedades ópticas. Los polvos obtenidos de BaTiO3:Er3+,Yb3+ presentaron una estructura cristalina cúbica a partir de 700 °C manteniéndose la fase al aumentar la temperatura a 950 °C-1150°C, la morfología que presentaron los polvos está conformada por microcristales irregulares formando aglomerados primordialmente esféricos, aunque también es posible observar algunas partículas con caras planas. La distribución de tamaños promedio fue de 51.74 μm y el factor de forma de 0.7μm para la muestras tratadas a 700 °C. Los análisis EDS mostraron la existencia del Er e Yb en todas las muestras analizadas.