Desenvolvimento de materiais luminescentes persistentes a base de terras raras para aplicação em fotocatálise

Resumo

Materiais luminescentes compreendem uma classe muito ampla de compostos, desde materiais fotoluminescentes, radioluminescentes, catodoluminescentes, entre outros. De forma geral, os materiais convertem a energia incidente (Luz solar, luz ambiente, radiação UV, raios X etc.) em emissão de fótons característica a depender da identidade do íon emissor. Os materiais luminescentes são aplicados em dispositivos de estado sólido de alta performance, por exemplo, fósforos para LEDs, dosímetros de radiação, armazenamento de energia solar, fotocatalisadores, sensores e marcadores biológicos. Em geral, os materiais mais utilizados para conversão de energia luminosa são matrizes inorgânicas cristalinas oriundas de óxidos (e.g. Y2O3), nitretos (e.g. AlN), oxinitretos (e.g. SrSiO2N2), sulfetos (e.g. CaS), oxisulfetos (e.g. Gd2O2S) e fluoretos (e.g. NaYF4), dopados com íons terras raras (RE: Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). A emissão de luz dos destes materiais pode ocorrer mediante a diversos processos fotofísicos onde a excitação e emissão dos materiais vai depender largamente dos íons terras raras dopantes. Uma classe especial dos materiais luminescentes são os materiais luminescentes persistentes (Persistent Luminescence - PeL). Tais materiais tem a habilidade de armazenar energia luminosa por horas e até dias na forma de portadores de carga aprisionados nos defeitos dos cristais. A energia armazenada pode ser posteriormente liberada de forma controlada após absorção de calor (kT) ou luz (hv) disponível. Por possuir propriedades de armazenamento de portadores de carga mediante a irradiação de luz, estes materiais podem ser denominados baterias ópticas. As baterias ópticas possuem diversas aplicações entre elas iluminação de estado sólido, iluminação de emergência, marcadores ópticos, termometria, bioimagem, terapia fotodinâmica e fotocatálise. Neste projeto, os materiais PeL serão utilizados como como baterias ópticas para alimentar processos fotocatalíticos em fotocatalisadores semicondutores (e.g. BiVO4/WO3). Os materiais selecionados serão obtidos por métodos de síntese assistida por micro-ondas. O estudo da transferência de energia e os mecanismos do processo fotofísico serão estudados mediante a espectroscopia de fotoluminescência. (AU)