Европийсодержащие люминесцирующие композиты на основе модифицированного свинцом (II) полиметилметакрилата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Композиты на основе полиметилметакрилата (ПММА), солей свинца и европия состава ПММА/Pb(CF3COO)2 и ПММА/Pb(CF3COO)2, Eu(CF3COO)3 синтезированы отверждением растворов на основе метилметакрилата (ММА) радикальной термической полимеризацией ММА в блоке. Показано линейное увеличение показателя преломления растворов ММА+Pb(CF3COO)2 и плотности полимерных композитов ПММА/Pb(CF3COO)2 с увеличением концентрации соли свинца до 83 мас.% (40 мас.% в пересчете на элементный свинец). Оптическая прозрачность композитов при длинах волн >450 нм при предельных концентрациях свинца и европия достигает 90 % для образцов толщиной до 5 мм. Свинцовый эквивалент при концентрации Pb(II) 40 мас.% равен 0.010. Фотолюминесценция композитов ПММА/Pb(CF3COO)2, Eu(CF3COO)3 связана с электронными переходами в ионах Eu3+ с метастабильного 5D0-электронного уровня энергии на 7Fj-подуровни основного электронного уровня. Показано влияние свинца(II) и европия(III) на свойства матрицы, а также влияние матрицы и Pb(II) на спектрально-люминесцентные свойства европия(III).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. П. Смагин

Алтайский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: smaginV@yandex.ru
Россия, 656049 Барнаул, пр. Ленина, 61

П. М. Котельникова

Алтайский государственный университет

Email: smaginV@yandex.ru
Россия, 656049 Барнаул, пр. Ленина, 61

Список литературы

  1. Тагер А.А. Физикохимия полимеров. М.: Химия, 1968. 545 с.
  2. Коршак В.В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров. М.: Наука, 1970. 419 с.
  3. Серова В.Н. Оптические и другие материалы на основе прозрачных полимеров. Казань: Изд-во КГТУ, 2010. 540 с.
  4. Okamoto Y. Synthesis, Characterization and Applications of Polumers Containing Lanthanide Metals // J. Macromol. Sci. 1987. V. A 24. № 3–4. P. 455–477.
  5. Помогайло А.Д., Савостьянов В.С. Металлсодержащие мономеры и полимеры на их основе. М.: Химия, 1988. 384 с.
  6. Акимов И.А., Денисюк И.Ю., Мешков А.М. Нанокристаллы полупроводников в полимерной матрице – новые оптические среды // Оптика и спектроскопия. 1992. Т. 72. Вып. 4. С. 1026–1032.
  7. Помагайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. 672 с.
  8. Джардималиева Г.И. Автореф. дис. ... докт. хим. наук. Черноголовка: Ин-т проблем хим. физики РАН. 2009. 52 с.
  9. Смагин В.П. Оптически прозрачные металлсодержащие полимерные материалы // Обзорный журн. по химии. 2013. Т. 3. № 2. С. 180–195. https://doi.org/10.1134/S2218114813020036
  10. Карасев В.Е., Петроченкова Н.В. Лантаноидсодержащие полимеры. Владивосток: Дальнаука, 2005. 194 с.
  11. Бирюков А.А., Изаак Т.И., Светличный В.А., Бабкина О.В. Методика синтеза и оптические свойства нанокомпозитов CdS – полиметилметакрилат // Изв. вузов. Физика. 2006. № 12. С. 81–85.
  12. Галяметдинов Ю.Г., Сагдеев Д.О., Воронкова В.К. и др. Парамагнитные квантовые точки Mn:CdS/ZnS: синтез, люминесценция, магнитные свойства // Изв.АН. Сер. хим. 2018. Т. 67. № 1. С. 172–175.
  13. Смагин В.П., Мокроусов Г.М. Физико-химические аспекты формирования и свойства оптически прозрачных металлсодержащих полимерных материалов. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2014. (http://elibrary.asu.ru/xmlui/bitstream/handle/asu/840/read.7book?sequence=1)
  14. Mukherjee P., Shade Ch.M., Yingling A.M. et al. Lanthanide Sensitization in II−VI Semiconductor Materials: A Case Study with Terbium(III) and Europium(III) in Zinc Sulfide Nanoparticles // J. Phys. Chem. A. 2011. V. 115. № 16. P. 4031–4041. https://doi.org/10.1021/jp109786w
  15. Mukherjee P., Sloan R.F., Shade Ch.M. Post-synthetic Modification of II–VI Nanoparticles to Create Tb3+ and Eu3+ Luminophores // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 27. P. 14451–14460. https://doi.org/10.1021/jp404947x
  16. Liang Z., Mu J., Han L., Yu H. Microbe-Assisted Synthesis and Luminescence Properties of Monodispersed Tb3+-Doped ZnS Nanocrystals // J. Nanomater. 2015. Р. 19303. http://dx.doi.org/10.1155/2015/519303
  17. Debnath G.H., Mukherjee P., Waldeck D.H. Optimizing the Key Variables to Generate Host Sensitized Lanthanide Doped Semiconductor Nanoparticle Luminophores // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. P. 26495–26517. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c07548
  18. Tuan C.A., Yen V.H., Optical Properties and Energy Transfer Mechanism of Eu3+, Ce3+ Doped and Co-doped ZnS Quantum Dots // J. Lumin. 2021. V. 236. P. 118106.
  19. Ельяшевич М.А. Спектры редких земель. М.: Гостехиздат, 1953. 456 с.
  20. Dieke G.H. Spectra and Energy Levels of Rare Earth in Crystals. N.Y.: Interscience, 1968. 401 с.
  21. Смагин В.П., Еремина Н.С., Исаева А.А., Ляхова Ю.В. Синтез и спектрально-люминесцентные свойства композиций полиметилметакрилат:CdS:Ln(III) // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 3. С. 252–259. https://doi.org/10.7868/S0002337X17030083
  22. Смагин В.П., Еремина Н.С., Леонов М.С. Спектрально-люминесцентные свойства композиций полиметилметакрилат/ZnS:Eu(III),Tb(III) // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 2. С. 115–123. https://doi.org/10.7868/S0002337X1802001X.
  23. Смагин В.П., Майер Р.А., Мокроусов Г.М., Баталов А.П. Радиационная и термическая устойчивость полиметилметакрилата, модифицированного ионами редкоземельных элементов // Высокомол. соединения. Сер. Б. 1999. Т. 41. № 4. С. 711–714.
  24. Буянов А.В., Майер Р.А., Мокроусов Г.М., Смагин В.П. Спектральные свойства полиметилметакрилата, модифицированного ионами Nd3+ // Высокомол. соеднения. Сер. Б. 1999. Т. 41. № 10. С. 1675–1678
  25. Смагин В.П., Исаева А.А., Казаков С.А. Влияние наноразмерных частиц легированного сульфида кадмия на термические и оптические свойства полиметилметакрилата // Высокомол. соединения. Сер. Б. 2023. Т. 65. № 2. С. 142–150. https://doi.org/10.31857/S2308113923700432
  26. Larionov S.V., Kirichenko V.N., Rastorguev A.A. et al. Perfluorinated Europium(III) Carboxylates: Synthesis and Properties // Russ. J. Coord. Chem. 1997. V. 23. № 6. P. 432–438.
  27. Романенко Г.В., Соколова Н.П., Ларионов С.В. Кристаллическая и молекулярная структура тригидрата трис(трифторацетато)диспрозия (III) // Журн. структур. химии. 1999. Т. 40. № 2. С. 387–392.
  28. Расторгуев А.А., Ремова А.А., Романенко Г.В., Соколова Н.П., Белый В.И., Ларионов С.В. Димерная структура Tb(CF3COO)3 3H2O и особенности ее электронного строения по данным люминесцентного анализа // Журн. структур. химии. 2001. Т. 42. № 5. С. 907–916.
  29. Белый В.И., Расторгуев А.А., Ремова А.А. и др. Изомерия в димере тригидрата трифторацетата тербия (III) // Журн. структур. химии. 2002. Т. 43. № 4. С. 634–641.
  30. Устинова О.М., Устинов А.Ю. Определение показателей преломления и коэффициентов дисперсии жидкостей при помощи рефрактометра. Владивосток: Дальневост. федерал. ун-т, 2016. 16 с.
  31. Кочанова А.С., Эйсмонт Н.Г. Оценка эффективности методов определения плотности твердых тел неправильной формы. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2022. С. 129–133.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. УФ-ВИД-спектры поглощения ПММА (1) и композитов ПММА/Pb(CF3COO)2, содержащих соль свинца (ионы свинца) в исходном растворе в концентрации: Ссоль Pb = 5.0 мас.% (СPb = 2.4 мас.%) (2) и Ссоль Pb = 83 мас.% (СPb = 40 мас.%) (3).

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. УФ-ВИД-спектр композита ПММА/Pb(CF3COO)2,Eu(CF3COO)3; концентрация соли свинца (ионов свинца) в исходном растворе равна Ссоль Pb = 20 мас.% (СPb = 9.6 мас.%), концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 5.0 мас.% (СEu = 1.6 мас.%); на вставке приведен фрагмент УФ-ВИД-спектра композита.

Скачать (25KB)
Метаданные
4. Рис. 3. УФ-ВИД-спектр композита ПММА/Pb(CF3COO)2,Eu(CF3COO)3; концентрация соли свинца (ионов свинца) в исходном растворе равна Ссоль Pb = 20 мас.% (СPb = 9.6 мас.%), концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 20 мас.% (СEu = 6.2 мас.%); на вставке приведен фрагмент УФ-ВИД-спектра композита.

Скачать (24KB)
Метаданные
5. Рис. 4. УФ-ВИД-спектр композита ПММА/Eu(CF3COO)3; концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 20 мас.% (СEu = 6.2 мас.%); на вставке приведен фрагмент УФ-ВИД-спектра данного композита.

Скачать (25KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры возбуждения люминесценции для люминесценции 596 нм (1) и люминесценции при возбуждении излучением с длиной волны 395 нм (2) композита ПММА/Eu(CF3COO)3; концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 20 мас.% (СEu = 6.2 мас.%).

Скачать (27KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектр люминесценции кристаллического Eu(CF3COO)3.3H2O (порошок, lв = 310 нм) [13].

Скачать (17KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры возбуждения люминесценции (1 и 2) и люминесценции (3–5) композита ПММА/Eu(CF3COO)3: для люминесценции с длиной волны 596 (1) и 615 нм (2), при возбуждении люминесценции излучением с длиной волны 370 (3), 395 (4) и 466 нм (5); концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 20 мас.% (СEu = 6.2 мас.%).

Скачать (32KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Спектры возбуждения люминесценции для люминесценции с длиной волны 596 нм (1) и люминесценции при возбуждающем излучении с длиной волны 395 нм (2) композита ПММА/Pb(CF3COO)2,Eu(CF3COO)3; концентрация соли свинца (ионов свинца) в исходном растворе равна Ссоль Pb = 20 мас.% (СPb = 9.6 мас.%), концентрация соли европия (ионов европия) в исходном растворе равна Ссоль Eu = 5.0 мас.% (СEu = 1.6 мас.%).

Скачать (23KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024