Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl

Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl

Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в системе NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную люминесценцию в голубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Слабо выраженная люминесценция,...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2017
Автор: Кошкина, Л.Ф.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Назва видання:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133191
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl / Л.Ф. Кошкина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 329-336. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-133191
record_format dspace
spelling irk-123456789-1331912018-05-22T03:03:19Z Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl Кошкина, Л.Ф. Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в системе NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную люминесценцию в голубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Слабо выраженная люминесценция, обусловленная электронными 4f–4f-переходами в ионах Eu(III), указывает на процессы окисления при термообработке в воздушной среде. Наличие продуктов окисления оказывает влияние на оптические свойства, в частности, спектры диффузного отражения и ИК-спектры пропускания застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl. Досліджено оптичні властивості застиглих розтопів EuSe і EuIn₂Se₄ у системі NaCl–KCl еквімолярного складу. Сформовані в застиглих розтопах наноструктури проявляють інтенсивну люмінесценцію в блакитній області спектру (400–450 нм) завдяки 5d–4f-переходам в йонах Eu(II). Слабо виражена люмінесценція, зумовлена електронними 4f–4f-переходами в йонах Eu(III), вказує на процеси окиснення при термообробленні в повітряному середовищі. The optical properties of frozen melts of the EuSe–NaCl–KCl and EuIn₂Se₄–NaCl–KCl systems are observed. Nanostructures in frozen melts exhibit intense luminescence in the blue area of spectrum (400–450 nm) due to the 5d–4f-transitions in Eu(II) ions. Weakly expressed luminescence caused by electronic 4f–4f-transitions in ions Eu(III) indicates on the oxidation processes during heat treatment in air. The presence of oxidation products has an impact on the optical properties, in particular, diffuse reflectance spectra and infrared transmission spectra of frozen melts of EuSe and EuIn₂Se₄ in NaCl–KCl. 2017 Article Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl / Л.Ф. Кошкина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 329-336. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1816-5230 PACS: 61.46.Hk, 78.30.Ly, 78.55.Qr, 78.67.-n, 81.10.Fq, 81.40.Tv, 82.33.Pt http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133191 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в системе NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную люминесценцию в голубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Слабо выраженная люминесценция, обусловленная электронными 4f–4f-переходами в ионах Eu(III), указывает на процессы окисления при термообработке в воздушной среде. Наличие продуктов окисления оказывает влияние на оптические свойства, в частности, спектры диффузного отражения и ИК-спектры пропускания застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl.
format Article
author Кошкина, Л.Ф.
spellingShingle Кошкина, Л.Ф.
Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet Кошкина, Л.Ф.
author_sort Кошкина, Л.Ф.
title Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
title_short Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
title_full Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
title_fullStr Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
title_full_unstemmed Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl
title_sort влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов euse и euin₂se₄ в nacl–kcl
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate 2017
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133191
citation_txt Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn₂Se₄ в NaCl–KCl / Л.Ф. Кошкина // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2017. — Т. 15, № 2. — С. 329-336. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv AT koškinalf vliânietermoobrabotkivvozdušnojsredenaoptičeskiesvojstvazastyvšihplavoveuseieuin2se4vnaclkcl
first_indexed 2025-07-09T18:39:25Z
last_indexed 2025-07-09T18:39:25Z
_version_ 1837195715339616256
fulltext 329 PACS numbers: 61.46.Hk, 78.30.Ly, 78.55.Qr, 78.67.-n, 81.10.Fq, 81.40.Tv, 82.33.Pt Влияние термообработки в воздушной среде на оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в NaCl–KCl Л. Ф. Кошкина Физико-химический институт им. А. В. Богатского НАН Украины, Люстдорфская дорога, 86, 65080 Одесса, Украина Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в си- стеме NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную люминесценцию в го- лубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Слабо выраженная люминесценция, обусловленная элек- тронными 4f–4f-переходами в ионах Eu(III), указывает на процессы окисления при термообработке в воздушной среде. Наличие продуктов окисления оказывает влияние на оптические свойства, в частности, спектры диффузного отражения и ИК-спектры пропускания застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в NaCl–KCl. Досліджено оптичні властивості застиглих розтопів EuSe і EuIn2Se4 у системі NaCl–KCl еквімолярного складу. Сформовані в застиглих роз- топах наноструктури проявляють інтенсивну люмінесценцію в блакит- ній області спектру (400–450 нм) завдяки 5d–4f-переходам в йонах Eu(II). Слабо виражена люмінесценція, зумовлена електронними 4f–4f- переходами в йонах Eu(III), вказує на процеси окиснення при термооб- робленні в повітряному середовищі. The optical properties of frozen melts of the EuSe–NaCl–KCl and Eu- In2Se4–NaCl–KCl systems are observed. Nanostructures in frozen melts exhibit intense luminescence in the blue area of spectrum (400–450 nm) due to the 5d–4f-transitions in Eu(II) ions. Weakly expressed lumines- cence caused by electronic 4f–4f-transitions in ions Eu(III) indicates on the oxidation processes during heat treatment in air. The presence of oxi- dation products has an impact on the optical properties, in particular, dif- fuse reflectance spectra and infrared transmission spectra of frozen melts of EuSe and EuIn2Se4 in NaCl–KCl. Ключевые слова: наноструктуры, селенид европия, оптические свой- ства, люминесценция, обменная реакция, реакция комплексообразова- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2017, т. 15, № 2, сс. 329–336  2017 ІÌФ (Інститут металофізики ім. Ã. Â. Курдюмова НÀН Óкраїни) Надруковано в Óкраїні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 330 Л. Ф. КОШКИНÀ ния. Ключові слова: наноструктури, селенід європію, оптичні властивості, люмінесценція, обмінна реакція, реакція комплексоутворення. Key words: nanostructures, europium selenide, optical properties, lumi- nescence, exchange reaction, complexation reaction. (Получено 29 ноября 2016 г.; после доработки — 14 декабря 2016 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Ранее авторами [1–3] синтезированы и изучены оптические ха- рактеристики наноструктур EuX (X — S, Se) в солевых системах, полученных выдержкой в среде инертного газа (гелия), а также застывших плавов EuS, EuSe и EuIn2S4 в системе NaCl–KCl экви- молярного состава, полученных выдержкой в среде атмосферного воздуха. Целью данной работы является сопоставление оптических свойств наноструктур, полученных при обработке и кристаллиза- ции в среде атмосферного воздуха растворов-расплавов селенидов европия(ІІ) в NaCl–KCl эквимолярного состава. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА Термообработка EuSe и EuIn2Se4 производится в расплаве бинар- ной системы с общим анионом NaCl–KCl эквимолярного состава, в которой при повышении температуры растворяемое вещество переходит в расплав. Равновесное состояние расплавленной си- стемы нарушается при охлаждении, что способствует зарожде- нию кристаллов [4], увеличению размеров которых препятствует дальнейшее охлаждение с последующей кристаллизацией солевой матрицы. Â результате образуются наночастицы либо частицы субмикронных размеров растворенного вещества. Системы EuSe–NaCl–KCl и EuIn2Se4–NaCl–KCl получены путём выдержки в течение 2 часов в вертикальной печи EuSe и EuIn2Se4, соответственно, в контакте с солевым расплавом NaCl– KCl (массовое соотношение компонентов сульфид европия(II): со- левой плав составляло 0,05:1) при заданной температуре (700С) в кварцевой пробирке с последующим охлаждением в режиме выключенной печи. После полного охлаждения пробирки разби- вали, плавы и продукты взаимодействия разделяли на верхнюю, донную и среднюю части, которые отбирались визуально. Из них, как наиболее информативные, для дальнейшего исследования использовались средние части: нижняя часть представляла собой ÂЛИЯНИЕ ТЕРÌООБРÀБОТКИ НÀ ОПТИЧЕСКИЕ СÂОЙСТÂÀ ПЛÀÂОÂ 331 нерастворённый халькогенид, а верхняя часть, при охлаждении и кристаллизации расплава, была обеднена им в результате оса- ждения частиц. Спектроскопические исследования всех частей плавов прово- дили методами люминесцентной спектроскопии (дифракционный спектрометр СДЛ-1 с фотоумножителем ФЭÓ-79 в спектральном диапазоне 400–600 нм), электронной спектроскопии диффузного отражения (спектрофотометре ‘Lambda 9’ (Perkin Elmer) в ÓФ- (200–400 нм) диапазоне спектра) и ИК-спектроскопии (Фурье- спектрофотометр Frontier Perkin-Elmer в диапазоне волновых чи- сел 4000–200 см 1). Óже на этапе растворения исходных веществ в солевом распла- ве наблюдаются существенные отличия между EuSe и EuIn2Se4. Как для первого, так и для второго растворимость обусловлена реакцией двойного ионного обмена с одним из компонентов (NaCl) [1], но в случае EuIn2Se4 процесс растворения можно пред- ставить уравнением более сложной обменной реакции [5]: EuSe2NaClEuCl2Na2Se, (1) EuIn2Se48NaClEuCl24Na2Se2InCl3. (2) И, как следствие, другой вид будет иметь реакция комплексооб- разования: 2KClEuCl2K2[EuCl4], (3) KClInCl3K[InCl4], (4) EuCl22InCl3Eu[In2Cl8]. (5) Таким образом, состав продуктов взаимодействия бинарного и сложного селенидов с расплавом NaCl–KCl существенно различа- ется. Также, при термообработке расплавов систем с EuSe и с EuIn2Se4 на воздухе проявляется действие двух факторов — кис- лорода и паров воды, которые могут взаимодействовать как с Eu(II), так и с халькогенид-анионами: 4[EuCl4] 2–O22EuOCl2[EuCl4] –6Cl–, (6) 2[EuCl4] 2–2H2OEu(OH)2Cl[EuCl4] –3Cl–H2↑, (7) 2Se2–3O22SeO3 2–, (8) Se2–2H2OH2Se↑2OH–, (9) а также с продуктами обменных реакций [2]: 332 Л. Ф. КОШКИНÀ InCl3H2O2HClInOCl. (10) 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При сравнении спектров люминесценции, снятых для верхних, средних и нижних частей образцов (рис. 1, 2) видно, что оба об- разца проявляют люминесценцию в голубой области спектра, со- ответствующую электронным 4f–5d-переходам в ионах Eu(II). Рис. 1. Спектры люминесценции (щели 0,05–0,1) застывших плавов си- стемы EuSe–NaCl–KCl: 1 — верхняя часть; 2 — средняя часть; 3 — нижняя часть.1 Рис. 2. Спектры люминесценции (щели 0,02–0,02) застывших плавов системы EuIn2Se4–NaCl–KCl: 1 — верхняя часть; 2 — средняя часть; 3 — нижняя часть.2 ÂЛИЯНИЕ ТЕРÌООБРÀБОТКИ НÀ ОПТИЧЕСКИЕ СÂОЙСТÂÀ ПЛÀÂОÂ 333 При этом, как и ожидалось, наибольшей интенсивностью из- лучения обладают средние части исследуемых образцов. Â сред- ней части образца EuSe в NaCl–KCl, в отличие от EuIn2Se4, поло- са поглощения Eu(III) по интенсивности сопоставима с верхней. Её наличие можно объяснить процессами окисления на границе раздела воздух–расплав, которые постепенно продвигаются «вглубь» образца по мере взаимодействия EuSe с хлоридным рас- плавом, препятствуя образованию своеобразной «защитной кор- Рис. 3. Спектры люминесценции средних частей застывших плавов си- стем: 1 — EuSe–NaCl–KCl; 2 — EuIn2Se4–NaCl–KCl.3 Рис. 4. Электронные спектры диффузного отражения средних частей застывших плавов систем: 1 — EuSe–NaCl–KCl, 2 — EuIn2Se4–NaCl– KCl.4 334 Л. Ф. КОШКИНÀ ки», наподобие EuSO4. Приведённые к общему виду спектры люминесценции средних частей образцов EuSe и EuIn2Se4 в системе NaCl–KCl эквимоляр- ного состава в целом согласуются с электронными спектрами диффузного отражения: интенсивность люминесценции согласу- ется «глубиной» спектров диффузного отражения в отрицатель- ной области (рис. 3, 4). Â целом, интенсивность люминесценции солевых систем с EuIn2Se4 значительно выше таковой для систем с EuSe. Этому, видимо, способствует повышение растворимости EuIn2Se4 по сравнению с EuSe благодаря стабилизации состояния Eu(II) в сложном селениде, а также изменению механизма растворимо- сти. ИК-спектры средних частей исследуемых образцом повторяют друг друга, различие заключается лишь в интенсивности полос (рис. 5). Хорошо проявляются оксидные фазы (600–1000 см 1): валент- ные колебания SeO (700–1100 см 1) и деформационные колебания SeO2 (200–450 см 1). Характерное колебание кривой (220–750 см 1) может свидетельствовать о наличии наноструктур в средней части образца EuSe–NaCl–KCl. 4. ВЫВОДЫ Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в системе NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную лю- Рис. 5. ИК-спектры средних частей застывших плавов систем: 1 — EuSe–NaCl–KCl; 2 — EuIn2Se4–NaCl–KCl.5 ÂЛИЯНИЕ ТЕРÌООБРÀБОТКИ НÀ ОПТИЧЕСКИЕ СÂОЙСТÂÀ ПЛÀÂОÂ 335 минесценцию в голубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Наблюдается резкое увеличение интенсивности люминесценции при замене простого аниона (Se2) на сложный (In2Se4 2) при термообработке вышеуказанных систем в среде атмосферного воздуха. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Â. Ф. Зинченко, С. À. Павлинчук, С. Б. Ìешкова, З. Ì. Топилова, Расплавы, 6: 35 (2013). 2. À. Â. Нечипоренко, Â. Ф. Зинченко, Л. Ф. Дышлева, Е. Â. Тимухин, С. Б. Ìешкова, И. Â. Стоянова, Вісник ОНУ. Хімія, 20, вип. 2 (54): 16 (2015). 3. Л. Ф. Дышлева, Â. Ф. Зинченко, À. Â. Нечипоренко, Е. Â. Тимухин, П. Ã. Дога, И. Â. Стоянова, Укр. хим. журнал, 82, № 3: 4 (2016). 4. Олександер Смакула, Монокристали: вирощування, виготовлення та застосовання (Київ: Рада: 2000). 5. Â. Ф. Зинченко, С. À. Павлинчук, С. Б. Ìешкова, Â. Е. Чигринов, Укр. хим. журн. 78, № 11: 26 (2012). 6. K. Nakamoto, Handbook of Vibrational Spectroscopy/Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds (John Wiley&Sons Ltd: 2006). REFERENCES 1. V. F. Zinchenko, S. A. Pavlinchuk, S. B. Mieshkova, and Z. M. Topilova, Rasplavy [Melts], 6: 35 (2013) (in Russian). 2. A. V. Nechiporenko, V. F. Zinchenko, L. F. Dyshleva, Ye. V. Timukhin, S. B. Mieshkova, and I. V. Stoyanova, Visnyk ONU. Khimiya, 20, No. 2: 16 (in Russian). 3. L. F. Dyshleva, V. F. Zinchenko, A. V. Nechiporenko, Ye. V. Timukhin, P. G. Doga, and I. V. Stoyanova, Ukrainskyi Khimichnyi Zhurnal, 82, No. 3: 4 (2016) (in Russian). 4. Oleksander Smakula, Monokrystaly: Vyroshchuvannya, Vygotovlennya ta Zastosovannya [Monocrystals: Growing, Fabrication, and Use] (Kyiv: Rada: 2000) (in Ukrainian). 5. V. F. Zinchenko, S. A. Pavlinchuk, S. B. Mieshkova, and V. E. Chyhrynov Ukrainskyi Khimichnyi Zhurnal, 78, No. 11: 26 (2012) (in Russian). 6. K. Nakamoto, Handbook of Vibrational Spectroscopy/Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds (John Wiley&Sons Ltd: 2006). A. V. Bogatsky Physicochemical Institute, N.A.S. of Ukraine, 86 Lustdorfska Doroga Str., 65080 Odesa, Ukraine 1 Fig. 1. The luminescence spectra (gap of 0.05–0.1) of solidified melts of a EuSe–NaCl–KCl system: 1—top; 2—middle part; 3—bottom part. 2 Fig. 2. The luminescence spectra (gap of 0.02–0.02) of solidified melts of a EuSe–NaCl–KCl 336 Л. Ф. КОШКИНÀ system: 1—top; 2—middle part; 3—bottom part. 3 Fig. 3. The middle parts of luminescence spectra of solidified melts of systems: 1—EuSe– NaCl–KCl; 2—EuIn2Se4–NaCl–KCl. 4 Fig. 4. The middle parts of electronic spectra of the diffuse reflection of solidified melts of systems: 1—EuSe–NaCl–KCl; 2—EuIn2Se4–NaCl–KCl. 5 Fig. 5. The middle parts of IR spectra of solidified melts of systems: 1—EuSe–NaCl–KCl; 2—EuIn2Se4–NaCl–KCl.

Схожі ресурси