Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Santos, Ricardo Daniel Soares
Orientador(a): Rezende, Marcos Vinícius dos Santos
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Pós-Graduação em Física
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/12016
Resumo: Phosphorus materials formed from orthophosphates have been widely used in various technological applications such as new inoganic matrices of special interest, such as in the medical field can be used as bio-sensors devices, already in the industrial area, is employed in developing studies as luminescent devices. Among the various phosphors, the family of lithium orthophosphates LiBPO4 (B = Ba, Sr and Ca) presents a hexagonal structure with different spatial groups, appearing as matrices of materials, which when doped by rare earth ions (RE) have interesting properties of defects. In order to study the incorporation of the divalent (RE2+) and trivalent (RE3+) dopants we used the atomistic computational simulation method. In the first part, new short-range potentials were obtained that reproduced the network parameterization, like all precursor oxides and dopant oxides. In the sequence, the relationship between the binding lengths of the RE3+-O2- interactions for the simulated parameters in relation to the experimental ones for the whole family was studied. In the second part, extrinsic defects were studied for the incorporation of the divalent (RE2+=Eu2+) and trivalent (RE3+=D3+, D3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+, Eu3+, Sm3+, Nd3+, Pr3+, Ce3+ and La3+) dopant ions at all sites of compound. From the results obtained it was shown that all dopants tend to be incorporated in the sites of divalent cations (B2+ = Ba, Sr and Ca) than in lithium (Li+) and phosphorous (P5+) sites and the defects by lithium vacancies and anti-site defects are both probable. It was also verified for LiCaPO4 through the sum of the binding valency that the tendency in the variation of the binding lengths and the valence states between the RE3+ -O2- ions when incorporated in the Ca2+ sites presented values for the valence states in data available in the literature. Finally, it was studied the doping process - reduction of the valence of the Eu (Eu3+->Eu2+) ions applied under different conditions: open atmospheres and with reducing agents H2(g) and CO(g) by different defect mechanisms. It was observed that the reducing agent H2(g) was energetically more favorable and that the mechanisms of defects involving the open atmosphere and the reducing agent CO(g) were not efficient.
id UFS-2_0bcd122400bc255d8459c565f39bd325
oai_identifier_str oai:ufs.br:riufs/12016
network_acronym_str UFS-2
network_name_str Repositório Institucional da UFS
repository_id_str
spelling Santos, Ricardo Daniel SoaresRezende, Marcos Vinícius dos Santos2019-10-11T18:06:16Z2019-10-11T18:06:16Z2019-02-28SANTOS, Ricardo Daniel Soares. Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras. 2019. 128 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/12016Phosphorus materials formed from orthophosphates have been widely used in various technological applications such as new inoganic matrices of special interest, such as in the medical field can be used as bio-sensors devices, already in the industrial area, is employed in developing studies as luminescent devices. Among the various phosphors, the family of lithium orthophosphates LiBPO4 (B = Ba, Sr and Ca) presents a hexagonal structure with different spatial groups, appearing as matrices of materials, which when doped by rare earth ions (RE) have interesting properties of defects. In order to study the incorporation of the divalent (RE2+) and trivalent (RE3+) dopants we used the atomistic computational simulation method. In the first part, new short-range potentials were obtained that reproduced the network parameterization, like all precursor oxides and dopant oxides. In the sequence, the relationship between the binding lengths of the RE3+-O2- interactions for the simulated parameters in relation to the experimental ones for the whole family was studied. In the second part, extrinsic defects were studied for the incorporation of the divalent (RE2+=Eu2+) and trivalent (RE3+=D3+, D3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+, Eu3+, Sm3+, Nd3+, Pr3+, Ce3+ and La3+) dopant ions at all sites of compound. From the results obtained it was shown that all dopants tend to be incorporated in the sites of divalent cations (B2+ = Ba, Sr and Ca) than in lithium (Li+) and phosphorous (P5+) sites and the defects by lithium vacancies and anti-site defects are both probable. It was also verified for LiCaPO4 through the sum of the binding valency that the tendency in the variation of the binding lengths and the valence states between the RE3+ -O2- ions when incorporated in the Ca2+ sites presented values for the valence states in data available in the literature. Finally, it was studied the doping process - reduction of the valence of the Eu (Eu3+->Eu2+) ions applied under different conditions: open atmospheres and with reducing agents H2(g) and CO(g) by different defect mechanisms. It was observed that the reducing agent H2(g) was energetically more favorable and that the mechanisms of defects involving the open atmosphere and the reducing agent CO(g) were not efficient.Materiais fósforos formados à base de ortofosfatos têm sido muito utilizados em diversas aplicações tecnológicas como novas matrizes inogânicas de especial interesse, tais como, na área médica pode ser utilizada como dispositos bio -sensores, já na área industrial, é empregada em desenvolvimento de estudos como dispositivos luminescentes. Dentre os diversos fósforos, a família dos ortofosfatos de lítio LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) apresenta uma estrutura hexagonal com diferentes grupos espaciais, surgindo como matrizes de materiais, que quando dopado por íons terras-raras (RE) apresentam interessantes propriedades de defeitos. Para estudar a incorporação dos dopantes divalentes (RE2+) e trivalentes (RE3+) utilizamos o método da simulação computacional atomística. Na primeira parte, foi obtido novos potenciais de curto alcance que reproduziu a parametrização da rede, como todos os óxidos precursores e os óxidos dopantes. Na sequência, foi estudada a relação entre os comprimentos de ligação das interações RE3+-O2- para os parâmetros simulados com relação aos experimentais para toda a família . Na segunda parte, foram estudados os defeitos extrínsecos para a incorporação dos íons dopantes divalentes (RE2+ = Eu2+) e trivalentes (RE3+ = Dy3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+, Sm3+, Nd3+, Pr3+, Ce3+ e La3+) em todos os sítios do composto. Dos resultados obtidos foi demonstrado que todos os dopantes tendem a ser incorporados nos sítios dos cátions divalentes (B2+ = Ba, Sr e Ca) do que nos sítios de lítio (Li+) e fósforo (P5+) sendo os defeitos por vacância de lítio e anti -sítios como os mecanismos de defeitos mais prováveis de ocorrer. Também foi verificado para o LiCaPO4 através do modelo soma da valência de ligação que a tendência na variação dos comprimentos de ligação e os estados de valência entre os íons RE3+-O2- quando incorporados nos sítios de Ca2+ apresentaram valores consistentes para os estados de valência em relação aos dados disponíveis na literatura. Por fim, foi estudado o processo de dopagem -redução da valência dos íons Eu (Eu3+->Eu2+) aplicado em diferentes condições: atmosferas aberta e com agentes redutores H2(g) e CO(g) por diferentes mecanismos de defeitos. E foi observado que o agente redutor H2(g) foi energeticamente mais favorável e que os mecanismos de defeitos envolvendo a atmosfera aberta e com o agente redutor CO(g) não foram eficientes.São Cristóvão, SEporOrtofosfatos de lítioSimulação atomísticaDopagens de íons terras rarasMateriais luminescentesRedução do európioLithium orthophosphatesAtomistic simulationDoping of rare-earth ionsLuminescent materialsReduction europiumCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICASimulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-rarasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPós-Graduação em FísicaUFSreponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessTEXTRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.txtRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.txtExtracted texttext/plain265670https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/3/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.txt106680843433c070b69e80c5f51d07cdMD53THUMBNAILRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.jpgRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1366https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/4/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.jpg2985123b73285132b1a06e8c001959e4MD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdfRICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdfapplication/pdf2672107https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/2/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdfcf9f8d6915bb39e454235bc3a8abffb9MD52riufs/120162019-10-11 15:13:25.882oai:ufs.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2019-10-11T18:13:25Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
title Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
spellingShingle Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
Santos, Ricardo Daniel Soares
Ortofosfatos de lítio
Simulação atomística
Dopagens de íons terras raras
Materiais luminescentes
Redução do európio
Lithium orthophosphates
Atomistic simulation
Doping of rare-earth ions
Luminescent materials
Reduction europium
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
title_full Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
title_fullStr Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
title_full_unstemmed Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
title_sort Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras
author Santos, Ricardo Daniel Soares
author_facet Santos, Ricardo Daniel Soares
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Ricardo Daniel Soares
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Rezende, Marcos Vinícius dos Santos
contributor_str_mv Rezende, Marcos Vinícius dos Santos
dc.subject.por.fl_str_mv Ortofosfatos de lítio
Simulação atomística
Dopagens de íons terras raras
Materiais luminescentes
Redução do európio
topic Ortofosfatos de lítio
Simulação atomística
Dopagens de íons terras raras
Materiais luminescentes
Redução do európio
Lithium orthophosphates
Atomistic simulation
Doping of rare-earth ions
Luminescent materials
Reduction europium
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Lithium orthophosphates
Atomistic simulation
Doping of rare-earth ions
Luminescent materials
Reduction europium
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description Phosphorus materials formed from orthophosphates have been widely used in various technological applications such as new inoganic matrices of special interest, such as in the medical field can be used as bio-sensors devices, already in the industrial area, is employed in developing studies as luminescent devices. Among the various phosphors, the family of lithium orthophosphates LiBPO4 (B = Ba, Sr and Ca) presents a hexagonal structure with different spatial groups, appearing as matrices of materials, which when doped by rare earth ions (RE) have interesting properties of defects. In order to study the incorporation of the divalent (RE2+) and trivalent (RE3+) dopants we used the atomistic computational simulation method. In the first part, new short-range potentials were obtained that reproduced the network parameterization, like all precursor oxides and dopant oxides. In the sequence, the relationship between the binding lengths of the RE3+-O2- interactions for the simulated parameters in relation to the experimental ones for the whole family was studied. In the second part, extrinsic defects were studied for the incorporation of the divalent (RE2+=Eu2+) and trivalent (RE3+=D3+, D3+, Tb3+, Gd3+, Eu3+, Eu3+, Sm3+, Nd3+, Pr3+, Ce3+ and La3+) dopant ions at all sites of compound. From the results obtained it was shown that all dopants tend to be incorporated in the sites of divalent cations (B2+ = Ba, Sr and Ca) than in lithium (Li+) and phosphorous (P5+) sites and the defects by lithium vacancies and anti-site defects are both probable. It was also verified for LiCaPO4 through the sum of the binding valency that the tendency in the variation of the binding lengths and the valence states between the RE3+ -O2- ions when incorporated in the Ca2+ sites presented values for the valence states in data available in the literature. Finally, it was studied the doping process - reduction of the valence of the Eu (Eu3+->Eu2+) ions applied under different conditions: open atmospheres and with reducing agents H2(g) and CO(g) by different defect mechanisms. It was observed that the reducing agent H2(g) was energetically more favorable and that the mechanisms of defects involving the open atmosphere and the reducing agent CO(g) were not efficient.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-10-11T18:06:16Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-10-11T18:06:16Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-02-28
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SANTOS, Ricardo Daniel Soares. Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras. 2019. 128 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/12016
identifier_str_mv SANTOS, Ricardo Daniel Soares. Simulação computacional do LiBPO4 (B = Ba, Sr e Ca) e a influência dos mecanismos de defeitos gerados sobre os processos de dopagem-redução de íons terras-raras. 2019. 128 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
url http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/12016
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.program.fl_str_mv Pós-Graduação em Física
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFS
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFS
instname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron:UFS
instname_str Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron_str UFS
institution UFS
reponame_str Repositório Institucional da UFS
collection Repositório Institucional da UFS
bitstream.url.fl_str_mv https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/3/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.txt
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/4/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf.jpg
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/1/license.txt
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/12016/2/RICARDO_DANIEL_SOARES_SANTOS.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 106680843433c070b69e80c5f51d07cd
2985123b73285132b1a06e8c001959e4
098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44c
cf9f8d6915bb39e454235bc3a8abffb9
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@academico.ufs.br
_version_ 1793351093011349504