UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 

“JULIO DE MESQUITA FILHO” 

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATAS 

 

 

 

 

Trabalho de Conclusão de Curso 

 

Curso de Graduação em Física 

 

 

 

 

 

 

 

Síntese e caracterização de materiais luminescentes de composição SrAl2O4:Pr3+, Zn2+ 

 

 

Helena Braunger 

 

 

 

Prof. Dr. Alexandre Mesquita 

 

 

 

 

 

Rio Claro (SP) 

  

2021 



 

 

 

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA  

Instituto de Geociências e Ciências Exatas  

Campus de Rio Claro  

 

 

Helena Braunger 

 

 

 

 

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS 

LUMINESCENTES DE COMPOSIÇÃO SrAl2O4:Pr3+,Zn2+ 

 

 

 

 

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 

Instituto de Geociências e Ciências Exatas - Campus de 

Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de 

Mesquita Filho, para obtenção do grau de Bacharel em 

Física.  

 

 

 

 

Rio Claro - SP 

2021 



 

 

 

HELENA BRAUNGER 

 

 

 

 

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS 

LUMINESCENTES DE COMPOSIÇÃO SrAl2O4:Pr3+,Zn2+ 

 

 

 

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 

Instituto de Geociências e Ciências Exatas - Campus de 

Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de 

Mesquita Filho, para obtenção do grau de Bacharel em 

Física.  

 

 

 

Comissão Examinadora 

Prof. Dr. Alexandre Mesquita (orientador) 

Dr. José Dirceu Vollet Filho 

Prof. Dr. Luís Fernando da Silva 

  

 

Rio Claro, 05 de fevereiro de 2021. 

 

 

 

 

          assinatura da aluna         



 

 

 

Agradecimentos 

 

 Dedico meu primeiro agradecimento aos meus pais, Aidê e Bruno Braunger, por todo 

apoio que recebi ao longo do curso e da vida. Agradeço também aos matemáticos e físicos de 

minha família pelo incentivo na área, meus irmãos Matias e Maria Luisa e meu cunhado Igor 

Fier.  

 Ao meu Professor e orientador Alexandre Mesquita, que me guiou durante três anos de 

iniciação científica sem medir esforços na clareza e repetição de ensinamentos, além do cuidado e 

sensibilidade com as mais diversas situações, atitudes essenciais para a construção e finalização 

deste trabalho.  

 Aos amigos de graduação que me ajudaram a percorrer este caminho e que levo para a 

vida, essencialmente ao Felipe Bonganhi Juliato, Luís Willms de Oliveira, Yoná Hirakawa 

Huggler e meu companheiro Vitor Diungaro.  

 Aos docentes e técnicos do Departamento de Física pelo suporte no decorrer da 

graduação, particularmente ao Leandro Xavier Moreno pelas medidas de espectroscopia Raman.  

 Ao Professor Fábio Simões de Vicente pelas medidas de fotoluminescência. 

 À Maria Inês Basso Bernardi pelas medidas de difração de raios X. 

 À Andréa Simone Stucchi de Camargo Alvarez Bernardez e em especial à Raquel Riciati 

do Couto Vilela pelo comprometimento e ajuda nas medidas de fotoluminescência. 

 Ao Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) pelo suporte nas medidas de 

espectroscopia de absorção de raios X.  

  Finalmente, agradeço às agências de fomento à pesquisa CAPES, CNPq e FAPESP 

(Processo no 2018/07753-8) pelo suporte financeiro ao longo desta caminhada. 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

Resumo 

 

Materiais nanoestruturados ganharam atenção dentre os luminóforos em razão da ampla 

gama de propriedades que adquirem na redução de escala. O aluminato de estrôncio é um 

material conhecido como boa matriz hospedeira de íons ativadores, com histórico de 

luminescência persistente. É bem estabelecido que a presença de defeitos na estrutura tenha 

influência na intensidade de luminescência do material, embora ainda não haja consenso no que 

diz respeito à sua natureza. Deste modo, o método de síntese, a dopagem e a concentração dos 

componentes se tornaram fontes de intensa pesquisa a fim de compreender seus papéis na 

luminescência dos materiais. O presente trabalho visou realizar a síntese e caracterização do 

SrAl2O4 puro, dopado com íons de Pr3+ e codopado com Zn2+ a fim de analisar a influência do 

codopante na luminescência do material. Nesse sistema, o átomo de zinco atua como um método 

de compensação de cargas para a substituição heterovalente de Sr2+ por Pr3+, diminuindo defeitos 

na estrutura. Os materiais foram sintetizados com êxito pelo método dos precursores poliméricos 

e suas propriedades estruturais e luminescentes foram estudadas através das técnicas 

cristalográficas de difração de raios X, espectroscopia Raman, espectroscopia de absorção de 

raios X e espectroscopia de fotoluminescência. A fase cristalina de simetria monoclínica do 

SrAl2O4 foi identificada na calcinação a 900 C para as amostras dopadas e os modos 

vibracionais desta fase foram confirmados sem alterações com a dopagem. Ademais, foi 

concluído que os íons Pr3+ foram inseridos nos sítios de Sr2+ e os íons de Zn2+ foram inseridos nos 

sítios de Al3+ com êxito. Nos espectros de emissão e excitação fotoluminescente foram 

observadas bandas correspondentes às transições eletrônicas características do íon Pr3+, com alta 

absorção na região do azul e emissões que variam do verde ao vermelho. Essencialmente, 

observou-se um aumento expressivo na intensidade de emissão e absorção após a inserção de 

Zn2+ no material, além de um prolongamento em seu tempo de decaimento, fenômenos causados 

pela melhoria na luminescência do material advindo de efeitos de compensação de cargas. Deste 

modo, o material cerâmico Sr0,99Pr0,01Al1,99Zn0,01O4 se mostrou eficiente para aplicações em 

iluminação de estado sólido, apresentando propriedades luminescentes superiores àquelas do 

material Sr0,99Pr0,01Al2O4. 

 

Palavras-chave: Materiais luminescentes, Método dos precursores poliméricos, Aluminato de 

estrôncio, Praseodímio. 



 

 

 

Abstract 

 

 Nanostructured materials have gained attention among phosphors due to the wide range of 

properties they acquire in the scale reduction. Strontium aluminate is a material known as a good 

host of activator ions, with a history of persistent luminescence. It is well established that 

structural defects have influence on the luminescence intensity of the material, although there is 

still no consensus regarding its nature. Therefore, the synthesis method, the doping composition 

and the components concentration became sources of intense research in order to comprehend 

their roles in the material luminescence. The present work aimed to perform the synthesis and 

characterization of SrAl2O4 pure, doped with Pr3+ ions and co-doped with Zn2+ aiming to analyse 

the co-doping influence. In this system, the zinc atom acts as a charge compensation method for 

the previous heterovalent substitution of Sr2+ by Pr3+, decreasing structural defects. The materials 

have been effectively synthesized with the polymeric precursor method. Its structural properties 

were analysed through the crystallographic techniques of X-ray diffraction, Raman spectroscopy 

and X-ray absorption spectroscopy. The luminescent properties of the samples were analysed 

using photoluminescence spectroscopy. The monoclinic crystalline phase for SrAl2O4 compounds 

were identified for the calcination at 900 C and the vibration modes of the phase were confirmed 

without any modifications for the doped systems. Moreover, it was concluded that the Pr3+ ions 

were inserted at the Sr2+ sites and the Zn2+ ions were inserted at the Al3+ sites with success. The 

excitation and emission spectra showed bands corresponding to characteristic electronic 

transitions of the Pr3+ ions, with high blue absorption and green to red emissions. Essentially, a 

significant increase in the emission and absorption intensity and a prolongation in its lifetime 

were observed with the insertion of Zn2+ in the material. Hence, the Sr0,99Pr0,01Al1,99Zn0,01O4 

ceramic material can be considered efficient for solid-state lighting applications, with upper 

luminescent properties to those of the Sr0,99Pr0,01Al2O4 material. 

 

 

  

 

 

Keywords: Luminescent materials, Polymeric precursor method, Strontium aluminate, 

Praseodymium. 



 

 

 

Sumário 

 

1. Introdução .............................................................................................................................. 7 

2. Revisão bibliográfica ........................................................................................................... 10 

2.1 Aluminato de estrôncio – SrAl2O4 .................................................................................... 10 

2.2 Luminescência .................................................................................................................... 13 

2.2.1 Matriz hospedeira ......................................................................................................... 16 

2.2.2 Íons terras raras ............................................................................................................. 16 

2.2.3 Ativador e sensibilizador .............................................................................................. 17 

2.3 Método dos precursores poliméricos ............................................................................... 18 

3. Síntese e técnicas de caracterização ................................................................................... 20 

3.1 Síntese ................................................................................................................................. 20 

3.2 Caracterização ................................................................................................................... 22 

3.2.1 Difração de raios X (DRX) ........................................................................................... 22 

3.2.2 Espectroscopia Raman .................................................................................................. 23 

3.2.3 Espectroscopia de absorção de raios X (XAS) ............................................................. 23 

3.2.4 Espectroscopia de fotoluminescência (PL)................................................................... 24 

4. Resultados e discussão ......................................................................................................... 27 

4.1 Difração de raios X ............................................................................................................ 27 

4.2 Espectroscopia Raman ...................................................................................................... 32 

4.3 Espectroscopia de absorção de raios X ............................................................................ 35 

4.4 Espectroscopia de fotoluminescência ............................................................................... 40 

5. Conclusões ............................................................................................................................ 48 

6. Referências Bibliográficas .................................................................................................. 49 



7 

 

 

1. Introdução 

 

A busca pela miniaturização de dispositivos funcionais aliada à vasta gama de possíveis 

aplicações deram espaço para a ascenção dos nanomateriais tornando-os alvo de intensa pesquisa 

científica. A diminuição de escala implica em diferentes relações entre a área superficial e o 

volume das partículas, permitindo combinações das propriedades dos átomos presentes em seu 

interior e superfície [1]. Em paralelo, a diminuição na quantidade geral de materiais implica em 

uma redução do uso de recursos e de lixo acumulado, fato que se alia às preocupações ecológicas 

em busca de um desenvolvimento tecnológico mais sustentável. 

Modificando-se o tamanho da partícula altera-se o grau de confinamento quântico dos 

elétrons e consequentemente sua estrutura eletrônica. Ainda, um efeito de superfície se faz 

presente com o aumento relativo na quantidade destes átomos de superfície no material [2]. 

Ambos os efeitos geram novas propriedades com efeito de tamanho quântico. Como exemplo, 

existem materiais cuja característica clássica é uma boa condutividade elétrica mas se tornam 

isolantes em nanoescala, o caso do ouro. Outra exemplificação seria a magnetização de 

nanomateriais, em que ouro, prata e cobre adquirem magnetismo permanente em temperatura 

ambiente, todos com momentos magnéticos altos e características similares [2]. 

 Em especial, materiais luminescentes nanoestruturados se destacam por sua grande 

aplicabilidade em optoeletrônica, cujos dispositivos são componentes chave de inúmeros sistemas 

de comunicação óptica. O material ideal deve ser capaz de permitir manipulação de luz e corrente 

elétrica, isto é, interação e troca de energia entre fótons e elétrons [3].  

Aplicações para as partículas luminescentes abrangem as áreas biológicas, eletrônicas, de 

energia e segurança. O estudo de nanomateriais luminescentes com emissão na região do 

infravermelho próximo (NIR, do inglês near infrared) se mostrou promissor para aplicações 

biofotônicas, tal como bioimageamento e marcação biológica para diagnóstico e terapia 

fotodinâmica [4–6]. No que tange as tecnologias eletrônicas, o desenvolvimento e aprimoramento 

de dispositivos fotônicos se mantêm fonte de estudos científicos, em especial para 

LED/OLED/WLED (Diodo emissor de luz/Diodo orgânico emissor de luz/LED branco, do 

inglês: Light Emitting Diode/Organic LED/White LED) e mostradores digitais [7–10]. Na área de 

segurança, os nanomateriais envolvem desde sensores para detecção de explosivos até materiais 

cerâmicos para proteção balística. Este último engloba aplicações de nanocristais em janelas e 



8 

 

 

para-brisas de veículos militares e a otimização de materiais para sistemas expostos a condições 

ambientais agressivas [11].  

Neste contexto, as propriedades luminescentes de compostos inorgânicos cristalinos em 

temperatura ambiente se destacaram ao longo dos anos. Aluminatos alcalino-terrosos dopados 

com íons terras raras apresentaram alta estabilidade química e emissão na região do espectro 

Ultra-Violeta (UV), visível e NIR [12,13]. Estes são considerados hospedeiros adequados para 

pigmentos luminescentes em razão de suas altas eficiências energéticas e largas faixas de 

comprimento de onda de excitação [13,14].  

Dentre tais compostos, o aluminato de estrôncio na composição SrAl2O4 recebeu atenção 

em suas propriedades luminescentes a partir de 1996, na conhecida dopagem com o íon 

lantanídeo európio divalente (Eu2+) em um sistema que apresentou o fenômeno de luminescência 

persistente [15]. Assim, a matriz dopada com vários íons se tornou alvo de interesse por resultar 

em excelentes luminóforos. Entre os estudos mais relevantes, a codopagem com Dy3+ levou a um 

tempo de emissão da luminescência persistente superior a 20 horas [16–18]. Diversos íons foram 

estudados como possíveis ativadores tendo o SrAl2O4 como hospedeiro, dentre eles Ce3+, Pr3+, 

Tb3+ e Mn4+ [7,14,19]. Estas pesquisas mostraram a emissão fotoluminescente característica de 

seus íons ativadores com banda larga de excitação, porém não apresentaram o fenômeno da 

luminescência persistente.  

A dopagem do SrAl2O4 com o íon terra rara Pr3+ se mostrou interessante para excitações 

com luz LED azul comercial, em razão das transições eletrônicas do Pr3+ na região do violeta e 

azul, essencialmente as transições 3H4→
3Pj (j = 0,1,2) [12]. Como as emissões decorrentes dessa 

excitação variam no espectro visível do verde ao vermelho, a geração de luz branca se torna uma 

possibilidade. A produção de luz branca quente, com percepção similar à da luz incandescente, é 

base de inúmeras pesquisas científicas pois a fonte de luz branca mais utilizada para LEDs 

brancos convencionais se mantém como luz branca fria. Para iluminação de exteriores, a luz fria 

é considerada econômica e eficiente, porém para iluminação de interiores é preferível o uso de 

luz quente devido ao conforto visual e à menor exposição à luz azul ao longo do dia e 

especialmente durante a noite [20]. 

Existem três métodos gerais capazes de gerar luz branca em LEDs: (1) combinando três 

LEDs monocromáticos de cores fundamentais (vermelho, verde e azul); (2) combinando um LED 

UV com luminóforos que tenham emissão na região do vermelho, verde e azul; e (3) combinando 



9 

 

 

um LED azul com um luminóforo amarelo ou com luminóforos que tenham emissão no vermelho 

e verde [21]. Desde a década de 1990, com o desenvolvimento do primeiro LED azul, a produção 

de luz branca mais comum é através do LED azul de InGaN revestido pelo luminóforo 

Y3Al15O12:Ce3+ (YAG:Ce3+) de banda larga de emissão na região do amarelo [22,23]. Ainda que 

amplamente utilizado, esse sistema fornece luz branca fria, isto é, com coloração mais deslocada 

para o azul, pois YAG:Ce3+ não apresenta emissão na região do vermelho [21].  

Em 2013 foi realizado o primeiro Simpósio Internacional da Sociedade de Luz Azul 

(International Symposium of the Blue Light Society), em que foi discutida a ideia de proteção à 

exposição prolongada por luz azul devido à sua fototoxicidade [20]. Assim, a adição de um 

luminóforo com alta intensidade de emissão no vermelho e com alta absorção na região do azul 

se faz necessário para aperfeiçoar a produção de luz branca quente [20,23]. Em suma, a produção 

de luminóforos com boa reprodutibilidade de cor, estabilidade química e térmica e que sejam 

livres de elementos considerados tóxicos, permanece um desafio. Nesse cenário, o sistema 

SrAl2O4:Pr3+ se torna viável para a produção de luz branca quente com boa reprodutibilidade de 

cor. 

De acordo com Feng et al., a codopagem no sistema pode ser utilizada como mecanismo 

que melhora a intensidade de emissão luminescente, em que a presença do íon adicional pode 

gerar compensação de cargas com a eliminação de vacâncias causadas pela substituição 

heterovalente de Sr2+ por Pr3+ [24]. Esse equilíbrio de cargas pode ser obtido com a inserção de 

cátion com menor valência, como íons Zn2+ substituindo o sítio do Al3+, sendo possível reduzir o 

impacto de transições não radiativas ocasionadas por defeitos e aumentar a intensidade de 

emissão luminescente do material [24]. 

Há ainda o estudo sobre a possibilidade de manejo dos defeitos através do método de 

síntese, implicando em um tempo de luminescência mais longo e maior estabilidade térmica. Na 

preparação das amostras, a dificuldade se encontra no controle do processo, cuja finalidade é 

obter materiais com composição química, formas e tamanhos homogêneos. Sínteses químicas de 

preparação envolvendo reações sol-gel se mostraram simples, econômicas e eficientes [1]. Dentre 

estas, se destacou o método dos precursores poliméricos [13], já que ainda não foram reportados 

estudos envolvendo o SrAl2O4 dopado com Pr3+ com a síntese por este método. 

 Desta forma, este trabalho teve como intuito realizar a síntese e analisar as propriedades 

estruturais e ópticas do composto SrAl2O4:Pr3+,Zn2+. Em suma, os materiais estudados foram o 



10 

 

 

SrAl2O4 puro, dopado com Pr3+ e codopado com Zn2+; na preparação foi empregado o método 

dos precursores poliméricos. Para a análise estrutural foram utilizadas as técnicas de difração de 

raios X, espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X. A técnica de 

espectroscopia de fotoluminescência foi utilizada para estudar as propriedades luminescentes dos 

materiais. 

 

2. Revisão bibliográfica 

 

2.1 Aluminato de estrôncio – SrAl2O4 

 Diversos aluminatos alcalino-terrosos apresentam estrutura cristalina do tipo AmBnCp, 

também conhecida como perovskita, em que sua fórmula geral é constituída por dois cátions (A e 

B) e um ânion (C), que comumente representa o oxigênio. Uma classe bem conhecida de 

perovskitas é a de composição MxAl2yOx+3y (M = Ca2+, Sr2+, Ba2+) [25]. Nessa classe de óxidos 

cerâmicos está o aluminato de estrôncio (SrAl2O4), um composto estável no sistema SrO-Al2O3. 

Apresenta fase cristalina estável de simetria monoclínica em temperatura ambiente, com quatro 

unidades da fórmula por célula unitária. Quando aquecido a temperaturas superiores a 650 °C, 

sofre uma transição para a fase hexagonal, retornando à fase anterior com o resfriamento.  

Como a ligação atômica de materiais cerâmicos é predominantemente iônica, sua 

estrutura cristalina pode ser estudada através de íons eletricamente carregados ao invés de 

átomos. Desta forma, o raio iônico tanto para o cátion quanto para o ânion é relativo ao sítio em 

que os átomos estão dispostos, tornando-os dependentes da formação do material. Alguns dos 

fatores que influenciam nesta quantidade são o número de coordenação (NC) e a carga de cada 

íon. O NC indica o número de íons vizinhos próximos de um íon específico, enquanto a carga dos 

íons apresenta papel fundamental no equilíbrio de cargas necessário para manter o material 

eletricamente neutro.  

Em aluminatos com estrutura do tipo espinélio (AB2O4), bem conhecidos pelos 

aluminatos de magnésio (MgAl2O4), cálcio (CaAl2O4) e estrôncio (SrAl2O4), os ânions O2- 

formam uma rede cristalina do tipo cúbica de face centrada (CFC). Os ânions formam planos 

compactos, pois costumam apresentar maior raio iônico e, conforme se dispõem de forma 

empilhada, criam pequenos sítios intersticiais entre eles, locais onde os cátions se alojam. Estes 

sítios podem ser do tipo tetraédrico ou octaédrico, com números de coordenação 4 e 6, 



11 

 

 

respectivamente [26]. Tomando o caso do aluminato de estrôncio, o íon alcalino terroso 

correspondente ao A (Sr2+) comumente ocupa sítios tetraédricos enquanto os íons B (Al3+) 

ocupam sítios octaédricos [27].  

Ademais, o grau de deformação de estruturas espinélio é determinado de acordo com o 

tamanho dos íons A e, como os cátions Sr2+ são pequenos para as cavidades largas da estrutura do 

[Al2O4]
2-, em temperatura ambiente a estrutura cristalina é colapsada de modo a formar poliedros 

irregulares que resultam na fase monoclínica. Quando o material é aquecido ocorre uma maior 

expansão dos sítios de A do que de B2O4, levando à fase de simetria hexagonal [28].  

A estrutura monoclínica do SrAl2O4, ilustrada na Figura 1, corresponde ao grupo espacial 

P21 número 4 e consiste em tetraedros de AlO4 que estão inclinados uns em relação aos outros 

nos cantos da célula unitária e cátions Sr2+ dispostos nas cavidades formadas pelos tetraedros 

[25]. Cada tetraedro possui uma carga negativa em excesso e cada átomo de O2- é compartilhado 

com dois átomos de Al3+. Ao ocupar os sítios intersticiais, o Sr2+ realiza o equilíbrio de cargas na 

molécula, formando a chamada estrutura de tridimita ou silicato [26]. Os íons Sr1+ e Sr2+ ocupam 

2 dos 9 possíveis tipos de sítios coordenados de O, que diferem entre si apenas por uma pequena 

distorção de seus planos quadrados [28,29]. Estes dois sítios cristalográficos apresentam 

diferentes números de coordenação e distâncias médias entre Sr e O semelhantes. 

 

Figura 1. Célula unitária do SrAl2O4 na fase de simetria monoclínica. As esferas vermelhas representam os 

átomos de O, as verdes os átomos de Sr e as roxas acinzentadas os átomos de Al. 



12 

 

 

A estrutura hexagonal do aluminato de estrôncio pertence ao grupo espacial P63 e é 

metaestável a temperatura ambiente, isto é, esta não é sua fase de simetria de maior estabilidade. 

De acordo com Jia et al. [30], a fase hexagonal do SrAl2O4:Eu apresenta maior eficiência de 

emissão de luz que a fase monoclínica. Ainda não há um consenso na literatura em relação às 

propriedades luminescentes de cada fase, uma vez que há diversos relatos sobre o surgimento de 

luminescência apenas na fase monoclínica do material dopado com terras raras. Como ambos os 

sistemas cristalinos apresentam importância em suas propriedades ópticas, o desafio atual 

permeia a síntese do composto hexagonal sem a utilização de altas temperaturas. Uma das formas 

encontradas foi por meio de dopantes como Ca, Ba, B e Eu, além de compostos tal como o ZnO 

[31,32]. A Figura 2 traz a representação da célula unitária do SrAl2O4 na fase hexagonal. 

 

 

Figura 2. Célula unitária do SrAl2O4 na fase de simetria hexagonal. As esferas vermelhas representam os 

átomos de O, as verdes os átomos de Sr e as roxas acinzentadas os átomos de Al. 

 

 

 

 

 

 

 

 



13 

 

 

2.2 Luminescência 

 Um material luminescente consiste em um sólido capaz de converter certos tipos de 

energia em radiação eletromagnética que usualmente ocorre na região do espectro de luz visível 

(370 a 750 nm), mas também pode ocorrer na região do NIR e UV. O fenômeno de 

luminescência é nomeado de acordo com o processo que excita o material e gera a emissão. 

Quando a excitação vem por meio da própria radiação eletromagnética (fótons) é chamada de 

fotoluminescência, por feixes de elétrons acelerados, de catodoluminescência, por campo 

elétrico, de eletroluminescência, por uma reação química, de quimioluminescência, dentre outras.  

O processo de fotoluminescência ocorre com a incidência e absorção de uma determinada 

radiação na amostra, que possibilita a promoção de elétrons presentes no material para estados 

excitados. Para retornar ao estado fundamental e estável, o elétron pode emitir radiação ao causar 

transições eletrônicas da banda de valência para a banda de condução no sólido [26]. Porém, 

somente os fótons que possuem energia igual à diferença de energia entre os dois estados 

envolvidos na transição eletrônica podem ser absorvidos e posteriormente emitidos. Ademais, 

isso não significa que todo material apresenta luminescência, uma vez que o processo de 

reemissão pode ocorrer de forma não radiativa (sem emissão de luz) através da liberação de calor 

por vibrações no material. A Figura 3 ilustra o diagrama de Perrin-Jablonski simplificado para os 

processos de absorção do fóton, conversão interna, relaxamentos vibracionais, fluorescência e 

transições singleto-tripleto. Neste diagrama, linhas contínuas representam processos radiativos e 

linhas tracejadas processos não radiativos. Os estados singleto são denotados por S0 (estado 

fundamental), S1 e S2, e o estado tripleto por T1, entretanto esta configuração se estende para os 

demais estados eletrônicos subsequentes.  



14 

 

 

 

Figura 3. Diagrama de Perrin-Jablonski modificado da referência [33]. 

O cruzamento intersistêmico é em princípio proibido, porém devido ao acoplamento spin-

órbita a regra de seleção de spin pode ser parcialmente relaxada de modo a permiti-lo. Desta 

forma, o cruzamento de S1 para Tn pode gerar uma transição entre estados tripletos, já que outro 

fóton com comprimento de onda diferente pode ser absorvido neste processo. Fluorescência e 

fosforescência são casos particulares de luminescência, que se distinguem pelos estados de spin 

dos níveis envolvidos e usualmente são encontrados em compostos orgânicos. De maneira 

simplificada, a fluorescência e fosforescência podem ser distinguidas pelos tempos de vida que 

apresentam, isto é, o tempo que o material permanece emitindo radiação. Os tempos 

característicos de absorção, assim como o tempo de vida dos estados excitados S1 e T1 estão 

dispostos na Tabela 1 [33]. Porém, alguns pesquisadores consideram essa classificação 

inadequada para materiais inorgânicos, de modo que o termo utilizado deveria ser simplesmente 



15 

 

 

luminescência [34]. Como não há um consenso nesta questão, o presente trabalho seguirá 

utilizando as nomenclaturas de fluorescência e fosforescência para descrever estes fenômenos em 

materiais inorgânicos. 

 

Tabela 1. Tempos característicos para absorção, fluorescência e fosforescência.  

 

 

 

 

 

 

 

A luminescência em sólidos inorgânicos deve ser estudada em função de três espécies: i) a 

matriz hospedeira, que define a rede cristalina; ii) o ativador (dopante), íon incorporado na matriz 

em quantidades mínimas e que age como centro luminescente; iii) o sensibilizador (codopante), 

íon incorporado na matriz capaz de absorver a energia e transferi-la de forma mais eficiente para 

o íon ativador [35]. Uma ilustração dos mecanismos envolvidos no processo de luminescência 

com a presença de um sensitizador está presente na Figura 4. 

 

 

Figura 4. Mecanismo de luminescência para uma matriz a) com a presença de um ativador; b) com a 

presença de um ativador e um sensibilizador. O íon ativador é representado por A e o sensibilizador por S.  

 

O sistema SrAl2O4:Pr3+,Zn2+ do presente estudo é composto pelo SrAl2O4 como matriz 

hospedeira, por íons Pr3+ como ativadores e íons Zn2+ como sensibilizadores. As Subseções 2.2.1, 

2.2.2 e 2.2.3 trazem informações relevantes sobre os elementos envolvidos na luminescência de 

materiais cerâmicos.  

 

Absorção 10−15 s 

Fluorescência 
Tempo de vida do 

estado excitado S1 
10−10 −  10−7 s 

Fosforescência 
Tempo de vida do 

estado excitado T1 
10−6 −  1 s 

a) b) 



16 

 

 

2.2.1 Matriz hospedeira 

 A matriz hospedeira integra muitas vezes parte essencial no que diz respeito à 

luminescência do material. Dentre os fatores responsáveis pela diferença de espectros de um íon 

ativador em diferentes matrizes, a covalência e o campo cristalino são os mais relevantes. Ao 

aumentar a covalência, a interação entre elétrons é reduzida pois eles se espalham em orbitais 

mais amplos. Então, as transições resultantes da interação entre elétrons de níveis distintos de 

energia se localizam em níveis mais baixos [34]. Esse fenômeno pode implicar em maior 

absorção, pois a repulsão entre elétrons causa alterações nas bandas de absorção, que são 

dependentes das transições entre níveis energéticos dos elétrons [36]. 

Já o campo cristalino representa o campo elétrico que o sítio do íon sofre pelo que se 

encontra ao seu redor. Um aumento no grau de distorção do campo cristalino pode aumentar a 

eficiência luminescente do íon ativador, que é sensivelmente influenciado pela simetria e 

intensidade do campo cristalino [37]. Assim, a posição espectral de transições ópticas de metais 

de transição é determinada pela força do campo cristalino e a influência da matriz hospedeira nas 

transições de íons com configuração 4fn é pequena, porém essencial [34].  

  

2.2.2 Íons terras raras 

Os elementos terras raras (TR) representam um importante fator na luminescência de 

materiais cristalinos inorgânicos, sendo utilizados como íons ativadores que atuam como centros 

emissores. Os íons TR abrangem todos os elementos do grupo dos lantanídeos (número atômico 

57 até 71), além do escândio (Z = 21) e ítrio (Z = 39). São caracterizados por apresentarem o 

subnível 4f incompleto, em que este orbital se encontra protegido do ambiente químico pelos 

orbitais mais externos que estão preenchidos. O íon trivalente Pr3+ é um íon terra rara de baixa 

carga nuclear e Z = 59 com configuração [Xe]4f36s2.  

 A blindagem dos elétrons em relação ao ambiente químico implica em uma fraca 

influência do campo ligante, dificultando a sobreposição dos orbitais 4f com os orbitais do campo 

ligante [35]. Estas características conferem a eles estreitas linhas de absorção e emissão que são 

resultantes de transições intraconfiguracionais 4f-4f [38]. Desta forma, as transições são 

características de seus níveis de energia e a interpretação de seus espectros eletrônicos é 

facilitada. 

 



17 

 

 

2.2.3 Ativador e sensibilizador 

A presença de impurezas nos materiais cerâmicos pode agir como mecanismo que altera 

as propriedades luminescentes do composto, sendo muito utilizada para intensificar e/ou 

prolongar a emissão de um composto. Porém, a dopagem com íons substitucionais pode gerar 

defeitos extrínsecos por efeitos de compensação de cargas. Isto é, para uma impureza com carga 

distinta daquela do íon hospedeiro substituído, essa diferença deve ser compensada a fim de que a 

eletroneutralidade do sólido seja mantida. Um modo de compensação é a criação de defeitos 

pontuais na rede cristalina, sendo eles do tipo vacância ou intersticial [26].  

O surgimento destes defeitos pode alterar a estrutura dos níveis de energia que estão 

localizados dentro do espaço de energia (band gap) da matriz. Vacâncias aniônicas inserem 

níveis de energia próximos à base da banda de condução, enquanto vacâncias catiônicas inserem 

níveis próximos ao topo da banda de valência [35]. Os defeitos podem intensificar as 

propriedades luminescentes do material até um certo limite, a partir do qual sua presença envolve 

grande quantidade de transições não radiativas.  

O estudo do SrAl2O4:Pr3+ na literatura mostra que o material tem potencial para diversas 

aplicações, incluindo LEDs brancos quentes com excitação por comprimento de onda do violeta e 

azul (430-490 nm), correspondendo à excitação do estado fundamental 3H4 para os estados 

excitados 3P0,1,2 [12]. A coloração da radiação de emissão dos íons Pr3+ depende fortemente da 

matriz hospedeira, atingindo essencialmente a região do verde, vermelho e NIR na maioria dos 

casos. Os íons Pr3+ são tipicamente considerados como ocupantes dos sítios do Sr2+ devido à 

similaridade entre seus raios iônicos (Pr3+ = 0,99 Å; Sr2+ = 1,18 Å, com NC igual a 6).  

Além disso, o uso de codopantes neste sistema foi efetivamente utilizado como forma de 

aumentar a intensidade das bandas de emissão sem interferir na posição e formato dos picos [24]. 

O equilíbrio de cargas promovido pelo íon sensibilizador impede a formação de vacâncias de 

Sr2+, criadas na substituição heterovalente de Sr2+ por Pr3+. Assim, diminuindo a densidade de 

defeitos na estrutura do material é possível aumentar a transferência de energia para o íon 

ativador, reduzindo o impacto das transições não radiativas ocasionadas por defeitos. O íon 

divalente zinco é um metal de transição com raio iônico similar ao do íon trivalente alumínio 

presente na matriz do SrAl2O4 (Zn2+ = 0,74 Å; Al3+ = 0,54 Å, com NC igual a 6). No presente 

estudo, foi incorporado com o papel de íon sensibilizador para realizar a compensação de cargas 

com a inserção de cátion de menor valência, substituindo sítios do Al3+.  



18 

 

 

2.3 Método dos precursores poliméricos 

A síntese dos materiais foi realizada através do método dos precursores poliméricos, que 

vem sendo largamente utilizado para obtenção de pós cerâmicos com alta homogeneidade e 

pureza, ao controlar a estequiometria em nível molecular. O método advém de uma rota sol-gel, 

caracterizada pela transição entre líquido e gel, e envolve a formação de uma rede polimérica 

orgânica a partir de precursores orgânicos.  

O método desenvolvido por Pechini se baseia na preparação de uma solução viscosa que é 

convertida em um gel termoplástico de mesma concentração que a solução inicial. Consiste em 

reduzir individualidades de diferentes íons de metais, cercando complexos estáveis de metal-

quelato com a rede polimérica crescente de forma constante [39]. A imobilização dos cátions em 

uma cadeia polimérica rígida reduz segregações dos metais durante o processo de decomposição 

do polímero a altas temperaturas, de modo a distribuí-los de forma homogênea na cadeia [40]. 

O processo de quelação/complexação dos cátions ocorre em uma solução aquosa na 

reação entre os sais metálicos e um ácido hidrocarboxílico, resultando em um citrato metálico. É 

adicionado um diálcool à solução, que reage com o ácido através de sucessivas reações de 

esterificação. Isso se dá pela reação entre o grupo hidroxila (-OH) do álcool com o grupo ácido 

carboxílico (-COOH) do ácido. Uma ilustração do processo de complexação e poliesterificação 

para a formação da resina polimérica está apresentada na Figura 5. Desta forma, o ácido utilizado 

se torna o agente quelante enquanto o diálcool é o agente polimerizante. Com a poliesterificação 

é formada a resina de poliéster termoplástica. Mais detalhes sobre as reações químicas envolvidas 

no processo de formação da resina estão na Subseção 3.1.    

           

 

(a) (b) 



19 

 

 

                              

Figura 5. Ilustração para o processo de síntese, incluindo (a) o citrato de Sr; (b) o citrato metálico 

resultante da complexação com Al; (c) o poliéster após a reação de esterificação. As esferas cinzas 

representam os átomos de C, as vermelhas os átomos de O, as verdes os átomos de Sr e as roxas 

acinzentadas os átomos de Al.   

 

Após a formação da cadeia polimérica, as amostras são submetidas a um tratamento 

térmico com temperaturas próximas a 400 °C para que ocorra a pirólise, com eliminação de água 

e material orgânico. Neste estágio pode ser formada uma fase intermediária de carbonato relativo 

aos íons metálicos advindos do poliéster [40]. A obtenção da fase inorgânica do material se dá 

com a calcinação, um tratamento térmico que utiliza temperaturas relacionadas aos cátions do 

óxido esperado. 

 

 

 

 

 

 

 

 

(c) 



20 

 

 

3. Síntese e técnicas de caracterização 

 

Serão utilizadas siglas para diferenciar cada amostra, seja o aluminato de estrôncio em sua 

forma pura (SA), seja ele dopado com 1% de praseodímio (SAP) e com 1% de praseodímio e 1% 

de zinco (SAPZ). Assim, a fórmula generalizada para SAP é Sr(1-x)PrxAl2O4; para SAPZ a 

fórmula é Sr(1-x)PrxAl(2-y)ZnyO4; em que x e y são iguais a 0,01 % em mol. 

 

3.1 Síntese 

Os materiais foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos e todos os 

reagentes utilizados estão dispostos na Tabela 2. O ácido cítrico foi utilizado como agente 

quelante e o etilenoglicol como agente polimerizante. Tais substâncias são comumente escolhidas 

para a preparação através deste método pela presença de dois grupos funcionais hidroxila no 

etilenoglicol que tem forte afinidade com os íons metálicos e de três grupos funcionais ácido 

carboxílico no ácido cítrico. 

 

Tabela 2. Reagentes utilizados na síntese das amostras. 

Reagente Fórmula química Pureza (%) Procedência 

Ácido cítrico anidro C6H8O7 99,5 Synth 

Etilenoglicol C6H2O2 99,5 Synth 

Carbonato de estrôncio SrCO3 97 Vetec 

Nitrato de alumínio 

nonahidratado 
Al(NO3)39H2O 98 Vetec 

Óxido de praseodímio III Pr2O3 99,9 Alfa Aesar 

Nitrato de zinco 

hexahidratado 
Zn(NO3)2 98 Sigma-Aldrich 

 

Todas as amostras foram preparadas numa proporção de 3 mol de moléculas de ácido 

cítrico para cada mol de metal. Durante a síntese, o carbonato de estrôncio e o nitrato de alumínio 

foram dissolvidos em uma solução aquosa de ácido cítrico sob agitação constante e temperatura 



21 

 

 

próxima a 70 C. O nitrato de alumínio foi adicionado com um excedente de 5% para evitar 

formação de carbonato de estrôncio.  

A partir deste momento foram adicionados os reagentes dos dopantes, isto é, óxido de 

praseodímio para SAP e acrescido de nitrato de zinco para SAPZ. A complexação do estrôncio 

levou à seguinte reação: 

 

SrCO3 + 2C6H8O7 → Sr(C6H7O7)2 + H2CO3                    (1) 

 

em que são formados o citrato de estrôncio como produto da reação e o ácido carbônico como 

subproduto. Para a complexação do alumínio, a reação envolvida se torna: 

 

Al(NO3)39H2O + 3C6H8O7 → Al(C6H7O7)3 + 3HNO3 + 9H2O            (2) 

 

em que o produto da reação é o citrato de alumínio e os subprodutos correspondem ao ácido 

nítrico e água. As reações de complexação para os agentes dopantes seguem de forma análoga.  

Após a homogeneização da solução foi adicionado o etilenoglicol, responsável pelas 

poliesterificação, em que a proporção em massa de ácido cítrico para etilenoglicol utilizada foi de 

60:40. De acordo com as reações descritas pelas Equações 1 e 2 para a formação do SrAl2O4, a 

poliesterificação forma as unidades: 

 

{Sr2+[OCOCH2C(OCH2-...)(COOCH2-...)CH2COOCH2-...]2}...{Al3+[OCOCH2C(OCH2-.......) 

(COOCH2-...)CH2COOCH2-...]3}2 

 

A solução obtida foi mantida sob agitação a fim de evaporar parte da água e então seguiu 

para o processo posterior que visou a decomposição da matéria orgânica presente na cadeia 

polimérica. O primeiro tratamento térmico foi realizado em um forno resistivo convencional a 

400 °C por 3 horas, sob uma taxa de aquecimento de 2 °C/min. No segundo tratamento térmico, 

as amostras obtidas foram calcinadas a diferentes temperaturas, com uma taxa de aquecimento de 

10 °C/min durante 2 horas. Para SA, as amostras foram calcinadas a 700, 750, 800, 850, 870, 900 

e 1100 °C. Para SAP e SAPZ as calcinações foram realizadas a 900 °C.  

 

 

 

 



22 

 

 

3.2 Caracterização  

3.2.1 Difração de raios X (DRX) 

A difratometria de raios X é uma técnica amplamente utilizada para determinar a estrutura 

cristalina de um material. A técnica se baseia na presença de uma rede cristalina, ou arranjo 

periódico de células, conhecido como rede de Bravais [41]. Com a incidência de raios X nesta 

rede é formada uma figura de difração distinta para cada material, referente a relação entre a 

intensidade e o ângulo difratado pela amostra [26]. Após a preparação de cada amostra, a técnica 

foi realizada para determinar a fase em que o material se encontrava e analisar sua cristalinidade.  

O tamanho e a geometria da célula unitária da amostra podem ser obtidos com as posições 

angulares de cada pico de difração e as intensidades relativas destes picos representam o arranjo 

atômico no interior da célula. Quando um feixe de raios X incide em um cristal, os fótons são 

refletidos por cada plano de átomos paralelos. No momento em que as reflexões formam 

interferências construtivas, ocorre a difração. Isso se dá quando a diferença de caminho entre os 

feixes for um múltiplo inteiro de comprimento de onda, dado pela Lei de Bragg de acordo com a 

Equação 3, em que 𝑛 é a ordem da reflexão, 𝜆 é o comprimento de onda do feixe, 𝑑 o 

espaçamento interplanar e 𝜃 o ângulo de incidência dos raios X.  

 

𝑛𝜆 = 2𝑑 sin 𝜃        (3) 

 

A distância entre cada plano paralelo é uma função dos índices de Miller (h, k, l) e dos 

parâmetros da rede cristalina. Cada interferência construtiva gera um pico e cada interferência 

destrutiva uma onda com amplitude resultante igual a zero [26]. A diferença entre as intensidades 

relativas dos picos se dá pelas distintas densidades planares, em que planos com maior densidade 

eletrônica apresentam maior intensidade no difratograma. 

O difratômetro utilizado foi o Rigaku Rotaflex RY200B, com radiação K do cobre – 50 

KV, 100 mA e comprimento de onda de 1,5405 Å. Esta técnica de caracterização foi realizada em 

uma parceria com a técnica Dra. Maria Inês Basso Bernardi, do Instituto de Física de São Carlos 

da Universidade de São Paulo. Os planos cristalográficos foram identificados neste trabalho com 

auxílio da base de dados cristalográficos Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) e do 

programa Mercury, pertencente ao The Cambridge Crystallographic Data Center (CCDC). 

 



23 

 

 

3.2.2 Espectroscopia Raman 

A espectroscopia Raman se baseia no espalhamento inelástico da luz pela matéria. 

Quando isso ocorre, uma pequena parte da luz espalhada apresenta frequência distinta daquela da 

radiação monocromática incidente. Assim, o espectro Raman observado estabelece a intensidade 

da radiação espalhada pela amostra em função da energia da radiação. Essa energia é dada como 

a diferença entre a energia da radiação incidente e espalhada, nomeada deslocamento Raman 

[42].  

Ao incidir um feixe intenso de radiação monocromática sobre um material, as moléculas 

presentes vibram, podendo haver uma alteração na polarizabilidade das mesmas, sendo este o 

momento em que é observado o espectro Raman. Com a variação da polarizabilidade da amostra, 

a luz é modulada de acordo com a frequência vibracional e finalmente espalhada. Desse modo, o 

dipolo oscilante induzido irradia em três frequências diferentes: a da própria luz incidente, a da 

soma e a da diferença entre esta e a frequência de vibração da molécula [40].  

O interesse em utilizar a técnica em conjunto com a difração de raios X está na 

identificação do espectro Raman na fase determinada pelo difratograma e da consequente 

facilidade para visualizar tal fase em outras amostras [32]. Além disso, para auxiliar no estudo 

sobre a luminescência do material, é reconhecido que a presença de fluorescência usualmente 

dificulta ou até impossibilita o uso da técnica [42], fornecendo uma prévia sobre o estudo óptico. 

O espectro Raman foi medido com um espectroscópio MonoVista CRS+ Raman do S&I. 

As amostras foram irradiadas com um laser focalizado com um microscópio Olympus. Para a 

excitação na geometria de retrodifusão utilizou-se a linha 633 nm de um laser He-Ne com 35 

mW. Esta técnica foi realizada em colaboração com o técnico de laboratório Leandro Xavier 

Moreno, do Departamento de Física do IGCE da Unesp - Campus de Rio Claro. 

 

3.2.3 Espectroscopia de absorção de raios X (XAS) 

A técnica de XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy) consiste em excitar elétrons 

presentes nos níveis mais próximos do átomo absorvedor através da absorção de raios X. O fóton 

incidido através da luz síncrotron é absorvido por efeito fotoelétrico pelo absorvedor e gera 

elétrons de alta energia, essenciais para a obtenção de espectros pouco ruidosos. Quando o fóton 

atinge a energia necessária para desprender o elétron de níveis internos, a taxa de absorção tem 

um aumento rápido e o espectro apresenta um salto, chamado de borda de absorção. Quando o 



24 

 

 

elétron é excitado do nível 1s, a borda de absorção é denominada K, enquanto para a camada 2p, 

a borda é chamada de L.   

 A região XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) engloba a região próxima a 

borda de absorção até a faixa de 50 eV da borda, uma vez que nestes valores de energia o elétron 

é excitado para os primeiros estados desocupados. O espectro traz informações sobre a estrutura 

eletrônica em torno do átomo absorvedor, como seu estado de oxidação, o arranjo espacial dos 

átomos vizinhos e a densidade de estados desocupados referentes a ele. A região posterior a 

borda é chamada de EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) e corresponde a faixa 

de 50 a 1000 eV da borda de absorção. Ela é caracterizada pelo espalhamento simples, em que o 

elétron é espalhado uma única vez antes de retornar ao átomo absorvedor. Assim, a energia do 

fóton é maior que a energia de ligação do elétron, fazendo-o adquirir energia cinética. Essa 

energia interfere no coeficiente de absorção gerando oscilações no espectro que fornecem 

informações sobre a estrutura atômica do material, como o número de coordenação e as 

distâncias interatômicas que circundam o átomo absorvedor de modo a estimar a desordem local 

da estrutura. Mais detalhes sobre esta técnica são apresentados nas referências [43] e [44]. 

Para o estudo em questão, a ênfase esteve no espectro XANES e a técnica foi realizada no 

Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas-SP. Os espectros XANES da 

borda K do átomo de oxigênio foram obtidos em 543 eV, utilizando a linha PGM, em 

temperatura ambiente e com rendimento total de elétrons. Estes espectros foram tratados 

utilizando o pacote de softwares chamado MAX (Multiplatform Applications for XAFS). Para a 

normalização do espectro, o software utilizado foi o CHEROKEE. O espectro XANES teórico foi 

calculado para o aluminato de estrôncio pelo FEFF9 code [45]. 

  

3.2.4 Espectroscopia de fotoluminescência (PL) 

Neste trabalho, a técnica de espectroscopia de fotoluminescência foi aplicada e os 

espectros fotoluminescentes, as medidas de tempo de vida e as coordenadas colorimétricas foram 

adquiridas utilizando um espectrofluorímetro modelo Horiba Fluorolog FL-1057 com esfera 

integradora Quanta–ϕ acoplada. Essas medidas foram realizadas em temperatura ambiente; os 

espectros de excitação foram medidos com comprimento de onda de emissão de 614 nm e os 

espectros de emissão foram medidos com comprimento de onda de excitação fixado em 445 nm. 

Estas análises foram realizadas em uma colaboração com a Prof. Dra. Andréa Simone Stucchi de 



25 

 

 

Camargo Alvarez Bernardez e sua orientanda de doutorado Ma. Raquel Riciati do Couto Vilela 

do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo.  

 

a)   Fotoluminescência de emissão e excitação 

Quando uma excitação luminescente é realizada na região do visível e/ou do ultravioleta 

ela é dita fotoluminescente [46]. Neste processo, a luz incide num meio gerando um excesso de 

energia em razão de sua absorção, chamado de foto-excitação. Este tipo de excitação faz com que 

os elétrons presentes no material realizem transições para estados excitados com maior energia 

comparados ao estado de equilíbrio. No momento de retorno desses elétrons aos seus níveis 

estacionários a energia em excesso é transmitida com ou sem emissão de luz [47]. Com a 

inserção de defeitos na rede cristalina há o surgimento de átomos nomeados de impurezas 

doadoras e aceitadoras. A presença de impurezas doadoras forma um estado eletrônico com 

menor nível de energia do que a banda de condução do material. Analogamente, a presença de 

uma impureza aceitadora estabelece um estado mais energético do que o da banda de valência. A 

inserção destes defeitos na rede provoca diversas recombinações entre elétrons e buracos [47]. 

Uma técnica complementar é a fotoluminescência de excitação, na qual a energia de 

excitação é alterada enquanto se observa a variação de intensidade de uma linha de emissão. 

Quando é conhecida uma faixa de transição radiativa, esta técnica é empregada visando uma 

conexão com um estado energético do material, gerando maior absorção de fótons durante a 

excitação. Assim, com uma maior densidade de radiação sendo absorvida a luminescência do 

material se intensifica, permitindo a análise dos picos energéticos com a inserção de defeitos na 

rede cristalina do material.  

 

b)  Medidas de tempo de vida 

Após certo tempo, todo estado excitado volta ao seu estado fundamental, seja através de 

decaimentos radiativos ou não radiativos. A emissão de fótons no decaimento radiativo tem 

comportamento cinético de primeira ordem, caracterizado pelo chamado tempo de vida ou tempo 

de decaimento (𝜏). A Equação 4 expressa este fenômeno, em que I(t) descreve a intensidade da 

luz emitida pelo material após a irradiação e I0 a intensidade no instante de tempo 𝑡 = 0 [46]. 

Assim, o tempo de decaimento mede a probabilidade com a qual ocorre uma transição radiativa 



26 

 

 

do estado excitado para o estado fundamental, impactando diretamente em suas aplicações 

tecnológicas. 

 

   𝐼(𝑡) = 𝐼0𝑒
−𝑡

𝜏⁄       (4) 

 

c)  Índice colorimétrico 

 A técnica utilizada para determinar as coordenadas colorimétricas de um material foi 

criada pela Commission Internacionale de l’Eclairage (CIE) em 1931. O diagrama de 

cromaticidade consiste em uma representação XY do espaço colorimétrico XYZ correspondente 

ao espaço primário RGB (Red, Green, Blue; isto é: vermelho, verde, azul). Existem dois métodos 

capazes de produzir estímulo visual com cores, a mistura aditiva ou subtrativa de cores. A 

colorimetria básica usualmente é baseada na mistura aditiva de cores, em que as luzes vermelhas, 

verdes e azuis são misturadas e apresentadas como pequenos pontos próximos que geram uma 

sensação visual de unicidade de cor. Para a mistura subtrativa, um corante retira parte do espectro 

visível e, com a superposição de diversos corantes de intensidades distintas, torna-se possível 

modificar a coloração da luz transmitida [48], esse sistema é denominado CMYK (Cyan, 

Magenta, Yellow, Black; isto é: ciano, magenta, amarelo, preto).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



27 

 

 

4. Resultados e discussão 

 

4.1 Difração de raios X  

 Nesta seção são apresentados os resultados obtidos pela técnica de difração de raios X 

(DRX) para SA, SAP e SAPZ calcinados em diversas temperaturas. O interesse em estudar o 

espectro de DRX do material puro está no entendimento de seu papel como matriz hospedeira. A 

Figura 6 mostra os difratogramas para SA calcinado a 700, 750, 800, 850, 875, 900 e 1100 C 

(SA700, SA750, SA800 e SA850, SA875, SA900 e SA1100, respectivamente). É possível notar 

que o material está majoritariamente amorfo a 700 C e começa a cristalizar a partir de 750 C 

sem o surgimento de alterações significativas até 850 C. Para SA875 nota-se o surgimento de 

picos em torno de 30 e picos pouco intensos na região de 60. Na calcinação a 900 C o material 

atingiu a cristalinidade com fase de simetria monoclínica do SrAl2O4 sem a formação de fases 

espúrias. Para o tratamento a 1100 C houve a presença de fases que não correspondem à 

estrutura monoclínica do aluminato de estrôncio, representada pelos símbolos (*) na Figura 6.  

 Ademais, foi possível notar que os picos marcados pelos símbolos (*) já se faziam 

presentes a partir da calcinação a 750 C, porém devido ao ruído dos espectros, enquanto o 

material está majoritariamente amorfo, estes elementos não estão bem definidos. De acordo com 

o estudo feito por Chang et. al [49] para a evolução de fase do SrAl2O4, estes eventos 

corresponderiam à formação de carbonato de estrôncio ortorrômbico (SrCO3), advindo do 

método de síntese, assim como foi utilizado nesta preparação pelo método dos precursores 

poliméricos. Ainda, foi visualizado que na calcinação a 900 C esse elemento foi suprimido de 

maneira satisfatória. 



28 

 

 

 

Figura 6. Difratogramas de raios X para SA calcinado a diferentes temperaturas entre 700 e 1100 C e 

para a fase de simetria monoclínica do grupo espacial P21. 

 



29 

 

 

 A Figura 7 compara o resultado de SA875 aos difratogramas da literatura para as fases de 

simetria monoclínica do grupo espacial P21 e hexagonal do grupo espacial P63 com seus 

respectivos planos cristalográficos, retirados da base de dados ICSD [50]. Um pequeno 

deslocamento para ângulos menores foi observado para a amostra estudada. A identificação da 

fase é dificultada pois os picos de difração se localizam em ângulos semelhantes, mas o estudo da 

intensidade relativa destes picos pode trazer informações acerca da presença de fase única ou da 

combinação de fases. Ainda, pode ser observado que a fase monoclínica possui mais picos de 

difração do que a fase hexagonal. Assim, foi observada a coexistência das fases monoclínica e 

hexagonal do SrAl2O4 no material com síntese a 875 C. Este fator é comum em materias 

sintetizados a temperaturas mais baixas, como ocorre no método dos precursores poliméricos. 

Nos picos localizados na região próxima a 22, 40 e 50 é possível perceber maior intensidade 

de difração na amostra do que nas fases únicas da literatura, que pode ter sido gerada pela 

coexistência das duas fases. Conforme a temperatura de calcinação aumenta, o processo de 

difusão entre os átomos das partículas permite um crescimento dos contornos de grão após a 

cristalização, de modo que o tamanho de grão tende a atingir a escala micrométrica [26]. De 

acordo com Escribano et al. [32], para cada conjunto de amostras de SA com determinada 

composição existe uma temperatura de síntese a partir da qual a fase monoclínica do material se 

ajusta muito bem. Isso se dá pelo grande número de coordenadas atômicas existentes na estrutura 

P21. Abaixo desta temperatura, porém, a introdução da fase hexagonal se faz necessária, em que 

possivelmente está sendo atingida a nanoescala do material.  



30 

 

 

 

Figura 7. Difratogramas de raios X para o aluminato de estrôncio calcinado a 875 C e para as fases de 

simetria hexagonal do grupo espacial P63 e monoclínica do grupo espacial P21.  

 

 Para a calcinação a 900 C houve cristalização com fase de simetria monoclínica do 

SrAl2O4 sem a presença de fases secundárias. Assim, na Figura 8 são apresentados os planos de 

difração para a estrutura monoclínica do grupo espacial P21 em boa concordância com a 

literatura. Para métodos de síntese em que o grau de cristalinidade é obtido controlando a 

temperatura do tratamento térmico, como o método dos precursores poliméricos, conforme o 

cristalito cresce, aumenta-se o grau de cristalinidade do material. Então, na obtenção de 

nanomateriais cristalinos, o padrão de DRX é caracterizado por picos largos, porém, quando a 

temperatura de calcinação é mais alta a fase pode se tornar micrométrica. O padrão de difração da 

amostra SA900 contém uma mistura de picos largos e alguns picos estreitos, de modo que não é 

possível afirmar a escala em que o material se encontra, mas há indícios da obtenção de 

nanoescala. 



31 

 

 

 

 

Figura 8. Difratogramas de raios X para o aluminato de estrôncio calcinado a 900 C e para a fase de 

simetria monoclínica do grupo espacial P21. 

 

 A Figura 9 apresenta os resultados de DRX para os materiais dopados com calcinação 

realizada a 900 C, temperatura na qual o material puro apresentou estrutura cristalina estável na 

fase monoclínica do SrAl2O4. Foi observado que a incorporação dos íons dopantes não alterou 

significativamente a estrutura do aluminato de estrôncio, apesar do pico em 28 diminuir sua 

definição.  



32 

 

 

 

Figura 9. Difratogramas de raios X de SA, SAP e SAPZ calcinados a 900 C. 

 

4.2 Espectroscopia Raman 

 Nesta seção são apresentados os espectros Raman obtidos e analisados para o sistema 

SrAl2O4:Pr3+,Zn2+. Não foi possível obter resultados satisfatórios para os espectros da amostra 

SAP900 devido às condições experimentais. É conhecido que como o efeito Raman consiste em 

um fenômeno fraco, a presença de fluorescência na amostra comumente sobrecarrega o sinal e se 

torna um obstáculo no uso da técnica. O sinal largo presente na Figura 10 é reference à emissão 

fluorescente da amostra SAP900, que impossibilitou a análise dos modos vibracionais no 

material.  



33 

 

 

 

Figura 10. Espectro Raman de SAP900. 

 

A Figura 11 apresenta os espectros Raman de SA e SAPZ calcinados a 900 C. O pico de 

intensidade observado para todas as amostras em torno de 470 cm-1 é atribuído ao modo 

vibracional de flexão ou deformação angular do alumínio com o oxigênio (O–Al–O) [32]. Um 

esquema deste modo, denominado em inglês de bending vibration, está apresentado no detalhe da 

Figura 11, em que as esferas vermelhas representam o oxigênio e a esfera cinza o alumínio. A 

literatura traz resultados análogos para o SrAl2O4 com simetria monoclínica, em que há picos de 

baixa intensidade e pouco definidos ao longo do espectro, somados à um pico de alta intensidade 

em torno de 465 cm-1 [32]. Foi possível notar que a inserção de Pr3+ e Zn2+ na matriz do 

aluminato de estrôncio não deslocou a posição do pico, indicando que não houve variação de 

tensão residual com as dopagens. Então, apesar da impossibilidade de análise do espectro Raman 

da amostra SAP900, verifica-se que a dopagem não alterou significativamente os modos de 

vibração do SrAl2O4.  



34 

 

 

 

Figura 11. Espectros Raman de SA900 e SAPZ900. Em destaque, uma ilustração do modo vibracional de 

deformação angular para O-Al-O. Esferas vermelhas representam O, enquanto Al é indicado pela esfera 

cinza. 

 

Além disso, a cristalinidade do material pode ser analisada qualitativamente a partir da 

largura dos picos e da largura da linha do espectro Raman de uma amostra. Quanto mais larga a 

linha, mais amorfo o material se encontra [51], já que a falta de cristalinidade permite uma 

variação nas energias de vibração ao longo do material. O número de onda do espectro Raman 

depende da simetria do cristal, de modo que as ondas vibracionais, isto é, os fônons, se propagam 

pela rede cristalina da amostra definindo as regiões em que ocorrem os modos vibracionais do 

material [52]. Como o efeito Raman se baseia na interação entre os fônons e os fótons incididos, 

pode-se entender a relação direta entre a cristalinidade e o espectro Raman. Para as amostras 

estudadas, notou-se que os espectros apresentam características de um material cristalino, porém 

com grau de cristalinidade intermediário, evidenciado pela largura à meia altura do pico em 470 

cm-1 e pela largura das linhas. 

 

 



35 

 

 

4.3 Espectroscopia de absorção de raios X 

 Esta seção contém os resultados da técnica de XAS para o sistema estudado. São 

apresentados ainda espectros teóricos do SrAl2O4 e diagramas de densidade de estados para os 

constituintes do aluminato de estrôncio puro e do sistema SrAl2O4:Pr,Zn.  

A Figura 12 traz os espectros XANES da borda K do oxigênio normalizados para SA900, 

SAP900 e SAPZ900. As transições presentes no espectro foram nomeadas de A até G, com 

valores de 545, 547, 548, 550, 553, 572 e 596 eV, respectivamente. As transições A, B, C e D 

localizadas na pré-borda de absorção mostraram uma diminuição de intensidade com a presença 

de praseodímio no material, resultado intensificado com a adição de zinco. Para SAPZ900, a 

região 555-560 eV, posterior à borda de absorção, demonstrou diminuição de intensidade 

enquanto a transição F apresentou um aumento de intensidade. 

 

Figura 12. Espectros XANES da borda K do O normalizados para as amostras SA, SAP e SAPZ. 

 

 A fim de compreender a origem das transições presentes no espectro experimental 

XANES, espectros teóricos da borda K do O foram calculados com o programa FEFF9 code [45] 

através de dados cristalográficos da fase monoclínica do grupo espacial P21 do SrAl2O4. Os 

espectros foram calculados para as oito posições do sítio do oxigênio, de modo a identificar qual 



36 

 

 

melhor representava o espectro experimental. Desta forma, o segundo sítio do O foi escolhido 

como sendo o átomo absorvedor e os procedimentos foram realizados com esta configuração. Os 

espectros XANES da borda K do O foram calculados em função do raio do cluster, conforme 

ilustrado na Figura 13. Com onze camadas em torno do átomo absorvedor, os cálculos foram 

realizados utilizando as configurações padrão do programa. 

 

 

Figura 13. Espectros teóricos XANES da borda K do O para SrAl2O4 em função do raio do cluster. Uma 

ilustração para a célula unitária está apresentada a cada variação de raio. Esferas verdes, cinzas e 

vermelhas representam, respectivamente, os átomos de Sr, Al e O.  

 

Analisando a presença dos átomos e das transições foi possível estabelecer uma relação 

entre eles. O primeiro agrupamento, com raio de 1,77 Å, envolve os 2 primeiros átomos de Al ao 

redor do átomo de O. Para os raios de 2,72 Å há o envolvimento dos 2 primeiros átomos de Sr, 

enquanto dois O são adicionados em 2,78 Å. Para 2,95 e 3,13 Å, mais 4 e 2 átomos de O são 



37 

 

 

agrupados, respectivamente. Em 3,78 Å, 2 átomos de Al e 1 de Sr entram no cluster, já em 4,37 

Å são 4 átomos de O, 4 de Al e 1 de Sr, totalizando 24 átomos ao redor do átomo absorvedor. 

Para 4,94 Å são introduzidos mais 6 átomos de O, 4 de Sr e 3 de Al. No raio de 5,10 Å, 3 átomos 

de Al, no de 5,58 Å, 13 de O e 1 de Al. Para finalizar, com 6 Å houve a inserção de 9 átomos de 

O e 4 de Al, totalizando 67 átomos envolvidos.  

A transição de pré-borda indicada como A na Figura 12 tem sua intensidade diminuída 

quando são removidos 1 átomo de Al e 13 de O, enquanto a transição B diminui sua intensidade 

quando são removidos 4 átomos de O, 1 de Al e 1 de Sr, evidenciando a influência dos átomos de 

Sr e Al nestas transições. Estas foram as transições que sofreram variação de intensidade com a 

inserção de Pr e Zn no material: a transição A diminuiu de intensidade para SAPZ900; e a 

transição B diminuiu de intensidade para SAP900. Assim, foi possível apontar que os átomos de 

Pr3+ estão sendo efetivamente inseridos nos sítios de Sr2+, enquanto os átomos de Zn2+ estão 

substituindo sítios de Al3+. O pico de alta intensidade próximo à borda de absorção (white-line) 

indicado como E e a transição F apresentam diminuição de intensidade quando são removidos 4 

átomos de O, indicando que essas transições estão diretamente relacionadas com os segundos 

vizinhos do O. 

 Para melhor identificar as diferenças entre o espectro teórico e o experimental, foram 

calculadas as densidades de estados para os constituintes: O, Al, Sr, Pr e Zn. Este cálculo foi 

realizado entre -30 e 20 eV com o programa FEFF9 code [45]. As Figuras 14 e 15 apresentam as 

DOS (density of states) s-, p-, d- e f- para os sistemas SrAl2O4 e SrAl2O4:Pr,Zn, respectivamente. 

Duas posições para os átomos de O são mostradas, OI e OII. Os cálculos das DOS foram 

realizados sobre as mesmas condições que os espectros teóricos XANES da Figura 13.  

 Analisando o diagrama das DOS projetadas foi possível notar que as características do 

espectro XANES da borda K do O para o aluminato de estrôncio decorrem de transições de 

estados O 1s para estados desocupados O 2p. Assim, a componente p da DOS calculada para o 

OII se assemelha ao espectro XANES experimental (Figura 12). A região compreendida entre -20 

e -12 eV mostra estados O 2p hibridizados com estados 3spd do Al. Essa hibridização pode estar 

envolvida com as transições indicadas como A, B, C, D e E na Figura 12, pois se localizam na 

mesma região.  



38 

 

 

 

Figura 14. DOS projetadas dos elementos constituintes do SrAl2O4. 



39 

 

 

 

Figura 15. DOS projetadas dos elementos constituintes do sistema SrAl2O4:Pr,Zn.  



40 

 

 

Comparando as Figuras 14 e 15 percebe-se que a diminuição de intensidade das transições 

A e B decorrem da diminuição no nível de hibridização entre os estados 2p do O e os estados 

3spd do Al devido à substituição do Al pelo Zn. Além disso, foi observado que a componente d 

do Sr apresentou uma diminuição entre -10 e 5 eV no diagrama com a presença de Pr e Zn 

(Figura 15). Isto pode estar relacionado com a substituição de Sr por Pr, pois na mesma região 

estão presentes as componentes d e f do Pr. Também são observadas as componentes s, p e d do 

Al nesta região, indicando que a região compreendida entre 555 e 560 eV dos espectros 

experimentais XANES (Figura 12) são decorrentes de transições 1s do O para 3d do Sr e para 

transições 3spd do Al. Assim, a diminuição de intensidade nessa região pode estar associada ao 

fato dessas transições serem menos prováveis, uma vez que Pr e Zn substituem Sr e Al, 

respectivamente, embora ainda se encontrem os níveis 4df do Pr nessa região. 

 

4.4 Espectroscopia de fotoluminescência 

 Nesta seção são apresentados os resultados de emissão e excitação fotoluminescentes 

realizados através da técnica de espectroscopia de fotoluminescência para as amostras dopadas.  

Os espectros de excitação fotoluminescente (PLE) para SAP900 e SAPZ900 estão 

dispostos na Figura 16, monitorados com comprimento de onda de emissão em 614 nm. A 

excitação foi otimizada com uso deste comprimento de onda de emissão, de modo que não estão 

presentes neste trabalho os espectros submetidos à outras emissões. Os espectros de excitação de 

SAP e SAPZ consistem em cinco picos (442, 450, 469, 474 e 483 nm), correspondentes às 

transições 3H4 → 3P2, 
1I6, 

1I6, 
3P1 e 3P0. Eles concordam com a literatura e cobrem os 

comprimentos de onda de emissão de LEDs azuis comerciais, sendo efetivamente excitados por 

luz violeta e azul [12,24]. Elétrons que são excitados para níveis 3P0,1,2 podem relaxar para o 

estado 3P0 e recombinar com os níveis 3Hj e 3Fj ou relaxar de modo não radiativo para o estado 

1D2 e então recombinar para níveis de energia mais baixos, aspecto evidenciado nos espectros de 

emissão da Figura 17. 



41 

 

 

 

 

Figura 16. Espectros de excitação fotoluminescente para as amostras (a) SAP900 e SAPZ900; (b) com 

ampliação para a amostra SAP900.  

(a) 

(b) 



42 

 

 

Os espectros de emissão fotoluminescente (PL) para as amostras SAP900 e SAPZ900 

estão dispostos na Figura 17. Essas medidas foram realizadas fixando o comprimento de onda de 

excitação em 445 nm, que corresponde a uma das bandas de excitação de alta intensidade do 

espectro de excitação. Com esta excitação foram obtidos os espectros de emissão mais intensos 

para as amostras. As bandas de emissão dos espectros são devido às transições do íon Pr3+ do 

estado excitado para o estado fundamental ocorrendo em 8 locais no intervalo de 500 a 750 nm: 

531, 602, 614, 628, 646, 690, 710 e 730 nm, correspondentes, respectivamente, às transições 3P1 

→ 3H5, 
1D2 → 3H4, 

1D2 → 3H4, 
3P0 → 3H6, 

3P0 → 3F2, 
3P1 → 3F3, 

3P0 → 3F3 e 3P0 → 3F4. Uma 

mistura de bandas de emissão estreitas e largas foram observados na região do verde, laranja e 

vermelho, confirmando que SAP900 e SAPZ900 são materiais com potencial aplicação em 

iluminação de estado sólido para a geração de luz branca com percepção quente.  

Mesmo consideradas improváveis, emissões estreitas (emission line) originadas do nível 

1D2 para o estado fundamental 3H4 já foram reportadas na literatura para sistemas dopados com 

Pr3+ [53–55]. No presente estudo, as bandas de emissão relativas à essa transição também foram 

consideradas estreitas (602 e 614 nm). Em um estudo comparativo entre SAP e SAPZ, pode ser 

visualizado que as bandas de emissão presentes na região entre 525 e 625 nm possuem alta 

intensidade no espectro de SAPZ, em concordância com o apresentado por Feng et. al. em um 

estudo similar [24], porém no espectro de SAP essas intensidades são mais baixas. Ademais, 

analisando as transições do tipo 3Pj → 3Fj, se apresentam muito intensas para o espectro de SAP e 

são suprimidas no espectro de SAPZ, tendo baixa intensidade relativa. Estes são indicativos que a 

compensação de cargas com a inserção de Zn2+
 no material está favorecendo as transições 1D2 → 

3H4 e 3P0 → 3F2.  



43 

 

 

 

 

Figura 17. Espectros de emissão fotoluminescente para as amostras (a) SAP900 e SAPZ900; (b) com 

ampliação para a amostra SAP900.   

(a) 

(b) 



44 

 

 

 Além disso, foi observado que quando 1 % de Zn2+ foi inserido na matriz, as intensidades 

dos espectros de excitação e emissão apresentaram um aumento significativo. O Zn2+ age como 

íon sensitizador que transfere energia de forma mais eficiente para o íon ativador, conferindo 

emissões mais intensas para o material. Isso ocorre pois a substituição de dois íons divalentes 

(Sr2+) por dois íons trivalentes (Pr3+) criou uma vacância de Sr associada à condição de 

neutralidade de carga. O excesso de carga resultante da substituição heterovalente gerou dois 

defeitos positivos e um negativo, este último referente à vacância de Sr. Desta forma, a 

substituição de íons Al3+ por íons Zn2+ balanceou o excesso de carga no material hospedeiro e 

pode ainda ter gerado alguns centros de aprisionamento, uma vez que a diferença de carga e 

tamanho dos sítios pode produzir defeitos na estrutura cristalina do material.  

 A Figura 18 mostra os espectros de decaimento luminescente para as amostras SAP900 e 

SAPZ900, com comprimentos de onda de excitação em 445 nm e comprimentos de emissão 

fixados em 485, 602, 610, 614 e 735 nm. As curvas foram ajustadas de acordo com a expressão 

exponencial dupla dada pela Equação (5): 

 

𝐼(𝑡) = 𝐴1𝑒
−𝑡

𝜏1⁄ + 𝐴2𝑒
−𝑡

𝜏2⁄     (5) 

 

em que I(t) representa a intensidade de luminescência, A1 e A2 as amplitudes para cada 

componente e 𝜏1 e 𝜏2 as respectivas constantes de decaimento, que correspondem à 37 % do 

tempo de decaimento do estado excitado para o estado fundamental [53].  



45 

 

 

 

 

Figura 18. Curvas de decaimento luminescente para as amostras (a) SAP900 e (b) SAPZ900.  

 

 

 

(a) 

(b) 



46 

 

 

O tempo de vida característico de cada amostra foi determinado através da Equação (6): 

 

𝜏 = (𝐴1𝜏1
2 + 𝐴2𝜏2

2)/(𝐴1𝜏1 + 𝐴2𝜏2)       (6) 

 

e os resultados obtidos estão dispostos na Tabela 3 com os respectivos erros relativos aos ajustes 

biexponenciais. Emissões advindas de transições permitidas apresentam tempos de vida mais 

curtos, da ordem de 10-7 – 10-8 s, enquanto transições proibidas costumam implicar em tempos de 

decaimento mais longos, próximos de 10-3 s [56]. O perfil de decaimento medido contém ambas 

as partes radiativas e não-radiativas. Foi observado que a região próxima de 600 nm apresentou 

os tempos de vida mais longos, que foram prolongados com a presença de Zn no material 

SAPZ900, atingindo 227,5 μs. Além disso, todos os tempos de vida calculados são considerados 

longos (𝜏 > 10 μs), com emissão fosforescente (ver Tabela 1). 

 

Tabela 3. Tempo de decaimento calculado para as amostras SAP900 e SAPZ900.  

 

As coordenadas colorimétricas (x;y) da CIE (Commission Internationale d’Eclairge) para 

a amostra SAPZ900 são (0,408; 0,405), com excitação em 445 nm. Como as curvas de emissão 

fotoluminescente apresentam diversas transições eletrônicas, sua coloração é resultado da 

contribuição de vários comprimentos de onda do espectro visível. Essa emissão corresponde a 

uma coloração clara de laranja amarelado no diagrama CIE de coloração, vide Figura 19.   

 

Comprimento de onda de 

emissão (nm) 

Tempo de decaimento 𝝉 

SAP900 (μs) 

Tempo de decaimento 𝝉 

SAPZ900 (μs) 

485 15,2  1,2 26,6  2,0 

602 197,4  2,2 227,5  1,0 

610 179,1  2,0 208,2  0,8 

614 178,0  2,0 201,3  1,0 

735 13,9  0,7 142,5  2,7 



47 

 

 

 

Figura 19. Diagrama CIE de coloração para a amostra SAPZ900.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



48 

 

 

5. Conclusões 

 

 Amostras de SrAl2O4 puras e dopadas com Pr3+ e Zn2+ foram preparadas com êxito pelo 

método dos precursores poliméricos e tiveram suas propriedades estruturais e luminescentes 

caracterizadas por meio das técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman, de absorção 

de raios X e de fotoluminescência. Foi estudada a formação de fase cristalina no aluminato de 

estrôncio puro, em que se notou a coexistência das fases hexagonal e monoclínica para a 

calcinação a 875 °C. A cristalização completa do material puro e dos materiais dopados 

aconteceram na temperatura de calcinação de 900 °C, em que foi obtida a fase pura de simetria 

monoclínica do grupo espacial P21. A partir da análise dos espectros XANES experimentais e 

teóricos da borda K do átomo de oxigênio e do cálculo das densidades de estados, foi confirmada 

a inserção dos íons Pr3+ e Zn2+ nos sítios dos íons Sr2+ e Al3+, respectivamente, conforme 

almejado. A luminescência das amostras de SrAl2O4 dopadas com Pr3+ e codopadas com Zn2+, 

envolveram emissões nas faixas do verde, laranja e vermelho, com alta absorção na região do 

azul. A inserção dos íons Zn2+ causou um aumento considerável na intensidade das emissões e 

um prolongamento no tempo de vida ao se comparar com o aluminato de estrôncio dopado 

somente com íons Pr3+. Essa melhora na luminescência ocorreu por efeitos de compensação de 

cargas que diminuíram defeitos na estrutura da matriz e reduziram transições não-radiativas do 

material. Assim, a incorporação de íons Zn2+ no sistema SrAl2O4:Pr3+ melhorou as propriedades 

luminescentes do material de modo a torná-lo promissor para aplicações em iluminação de estado 

sólido.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



49 

 

 

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