Estudo das propriedades ópticas de pós cerâmicos à base de CaCu3Ti4O12 com adições de CeO2

Abstract

Ceramic powders based on CaCu3Ti4O12: x% Ce4+ (x = 0.00; 0.25; 0.50; 0.75; 1.00) were syntherized by solid-state reaction method. The presente work uses different CeO2 additions in order to compare the structural and optic properties of each composition. The powders were thermally characterized by thermogravimetric technique, enabling to determine the calcination temperature: 900 °C for all the samples. The X-ray diffraction (XRD) technique of the samples revealed the presence of pure CCTO phase for x = 0.00 sample. The x = 0.25 sample presented secondary phase of TiO2 and x = 0.50, x = 0.75 samples presented secondary phases of TiO2 and CeO2, besides CCTO as major phase. The Raman spectroscopy technique indicated the presence of O-Ti-O bonds bending modes and [TiO6] cluster torsional modes, which narrowed with the addition of cerium, becoming evident again in the x = 1.00 sample. The optical properties of the ceramic powders were analyzed using the UV-vis technique in which the values of the energy gap were determined, obtaining very close values for all the samples, around 2.17 eV. The photoluminescent spectrum evidences more pronounced emission in violet and blue for the x = 0.00 sample, so that increments of cerium generate more evident emission in the yellow and attenuation of the green emission. The CIE chromaticity diagram shows that the emission migrates from violet to pink

Foram sintetizados, por reação em estado sólido, pós cerâmicos à base de CaCu3Ti4O12: x% Ce4+ (x = 0,00; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00). O presente trabalho utiliza diferentes adições de CeO2 com o objetivo de comparar as estruturas e propriedades ópticas de cada composição. Os pós foram caracterizados termicamente mediante técnica de termogravimetria, permitindo determinar a temperatura de calcinação: 900 °C para todas as amostras. A técnica de difratometria de raios X (DRX) das amostras na forma de pó revelou a presença da fase pura de CCTO para a amostra x = 0,00.A amostra x = 0,25 apresentou fase secundária de TiO2 e as amostras x = 0,50, x = 0,75 e x = 1,00 apresentaram fases secundárias de TiO2 e CeO2, além do CCTO como fase majoritária. A técnica de espectroscopia Raman indicou a presença dos modos de flexão das ligações O-Ti-O e dos modos torcionais do cluster octaédrico [TiO6], os quais apresentaram estreitamento com a adição de cério, voltando a se tornar evidentes na amostra x = 1,00. As propriedades ópticas dos pós cerâmicos foram analisadas mediante a técnica de UV-vis, a partir da qual foram determinados os valores de band gap, obtendo-se valores muito próximos para todas as amostras, em torno de 2,17 eV. O espectro fotoluminescente evidencia emissão mais acentuada no violeta e azul para a amostra de x = 0,00, de modo que incrementos de cério geram emissão mais evidente no amarelo e atenuação da emissão no verde. O diagrama de cromaticidade CIE evidencia que a emissão migra de violeta para rosa