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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de vidros no sistema KPO3-Ta2O5.
Título(s) alternativo(s): Synthesis and Characterization of Glasses in the KPO3-Ta2O5 System
Autor: SOUSA, Bianca Paula de 
Primeiro orientador: POIRIER, Gaël Yves
Primeiro coorientador: PEREIRA, Camila
Primeiro membro da banca: GIRALDI, Tania Regina
Segundo membro da banca: SANTAGNELI, Silvia Helena
Resumo: Neste trabalho foram sintetizadas novas composições de vidros fosfato de tântalo e caracterizadas quanto as propriedades térmicas, estruturais e ópticas para possíveis aplicações ópticas. Os vidros foram preparados pelo método clássico de fusão-choque térmico. Mantendo-se a concentração de óxido de tântalo fixa, foram sintetizados vidros fosfatos de diferentes metais alcalinos (Na, K, Rb), sendo o de potássio o escolhido para a continuidade do trabalho devido às suas condições mais viáveis de preparo. Assim foram preparados vidros no sistema binário KPO3-Ta2O5, com a concentração molar de Ta2O5 variando de 10 a 40%. Análises térmicas permitiram determinar as temperaturas características das amostras e notar que a temperatura de transição vítrea das amostras aumenta com o acréscimo de óxido de tântalo, indicando que a inserção de Ta na rede, como intermediário, aumenta a conectividade da mesma. Estudos espectroscópicos por FTIR e Raman mostraram a evolução estrutural dos vidros com a adição de Ta2O5, sugerindo também que há inserção de Ta na rede fosfato e, formação de ligações P-O-Ta. As análises espectroscópicas na região do ultravioleta, visível e infravermelho permitiram determinar a janela de transparência dos vidros. Na região do infravermelho, houve aumento da transparência dos vidros, sugerindo diminuição da energia de fônons, com o aumento do teor de Ta2O5. A partir desses espectros foram determinadas também as energias de band gap, cuja diminuição nos valores com o aumento do teor de Ta2O5 indica que a inserção de Ta na rede fosfato aumenta o número de orbitais moleculares das bandas de valência e condução do material. Medidas de elipsometria permitiram observar um aumento no índice de refração dos vidros com o acréscimo de Ta2O5, (n~2 para vidros com 40% de Ta2O5), indicando também a inserção de Ta na rede. Os vidros do sistema KPO3-Ta2O5 foram dopados com 0,3% molar de íon európio e a análise de luminescência destes permitiu obter informações sobre os sítios ocupados pelo íon terra rara. Observou-se que com o aumento de Ta2O5 há uma diminuição na simetria dos sítios ocupados pelo Eu3+ e que a eficiência quântica de emissão aumenta, indicando também a diminuição da energia de fônons da rede com a inserção de Ta e favorecimento de emissões radiativas de íons terras raras nesta matriz vítrea.
Abstract: In this work new compositions of tantalum phosphate glasses were synthesized and their thermal and structural properties characterized for possible optical applications. Glasses were prepared by the classical melt-quenching method. For constant tantalum oxide contents, phosphate glasses with different alkali metals (Na, K, Rb) were synthesized, and potassium was chosen for the continuity of the work due to more suitable synthesis conditions. Thus, glasses were prepared in the binary system KPO3-Ta2O5, with a molar concentration of Ta2O5 varying from 10 to 40%. Thermal analyzes allowed to determine the characteristic temperatures of the samples and to note that glass transition temperatures increased with the increase of Ta2O5 content, indicating that the insertion of Ta in the network, as an intermediate, increases the connectivity. Spectroscopic studies by FTIR and Raman showed a structural modification of the glasses with Ta2O5addition, also suggesting the insertion of Ta in the phosphate network and formation of P-O-Ta bonds. Spectroscopic analyzes in the ultraviolet, visible and infrared regions allowed to determine the transparency window of these glasses, as well as band gap energies. In the infrared region there was an increase in the transparency of glasses, suggesting a decrease in phonon energy for higher Ta2O5 contents. The decrease in the band gap values with increasing Ta2O5 contents evidences that the insertion of Ta in the phosphate network increases the number of molecular orbitals of the valence and conduction bands of the material. Ellipsometry measurements allowed to observe an increase in the refractive index of the glasses with the addition of Ta2O5, (n~2 for glass with 40% of Ta2O5), also indicating the insertion of Ta in the network. Glasses in the KPO3-Ta2O5 system were doped with 0.3%mol of europium ions and analyzed by luminescence, which provides informations of the sites occupied by rare earth ions. It was observed that by increasing Ta2O5 content, there was a decrease in the symmetry of the sites occupied by Eu3+ and that the emission quantum efficiency increases, also indicating the decrease of the glass phonon energy with the insertion of Ta and favoring radiative emissions of ions rare earths in this vitreous matrix.
Palavras-chave: Vidro.
Fosfato.
Tântalo.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: SOUSA, Bianca Paula de. Síntese e caracterização de vidros no sistema KPO3-Ta2O5. 2018. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1260
Data de defesa: 21-Ago-2018
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