СИНТЕЗ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНАТА СТРОНЦИЯ, АКТИВИРОВАННОГО НОБЕЛИЕМ (SR_4-X-Y CA_YAL₁₄O₂₅:NO _X )

Активированный нобелием алюминат стронция (Sr_4-x-y Ca_yAl₁₄O₂₅:No_x) был синтезирован с применением борной кислоты с помощью золь-гелевого метода в разных концентрациях. Синтезированные образцы нагревали в воздухе при разных температурах и по результатам рентгенодифракционного (XRD) анализа получали однофазный Sr₄Al₁₄O₂₅ при 1300 °C. Для частичной замены ионов стронция ионами кальция был выбран тот же алюминат стронция, содержащий 0,04 моль/г нобелия, а однофазные образцы были получены из концентрации кальция до x_Ca=0,9. Самая высокая относительная интенсивность люминесценции ионов Ho³⁺ во всех образцах находилась в красной зоне спектра в соответствии с прохождением этих ионов ⁵F₅→⁵I₈. В фотолюминесцентных исследованиях образцов при возбуждении излучением с длинами волн 465 нм и 560 нм образовались максимумы излучения света ~652 нм и ~692 нм, ~694 нм. Во всех сериях синтезированных однофазных материалов наиболее интенсивные пики излучения находятся в соединении, где Sr²⁺ обменивает ионы стронция с ионами Са²⁺. На снимках, сделанных с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), видно, что частицы Sr_4-xAl₁₄O₂₅:Ho_x слипаются в монолитные блоки из-за использования сверхвысокой температуры нагрева. Хотя синтез замещения стронция кальцием проводился при той же температуре, было замечено, что в морфологии происходят изменения, и гексагональная форма алюминатных частиц, частично замещенных ионами Са²⁺, была очевидна.

1. Thompson N., Murugaraj P., Rix C., Mainwaring D.E. Role of oxidative pre-calcination in extending blue emission of Sr4Al14O25 nanophosphors formed with microemulsions // J. Alloys Compd. – 2012. – Vol. 537. – P. 147–153. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.04.112

2. Sharma S.K., Pitale S.S., Manzar Palik M., Dubey R.N., Qureshi M.S. Luminescence studies on the blue–green emitting Sr4Al14O25:Ce3+ phosphor synthesized through solution combustion route // Lumin J. – 2009. – Vol. 129. – P. 140–147. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2008.09.002

3. Sang H.H., Young K.J. Luminescent properties of Ce and Eu doped Sr4Al14O25 phosphors // Opt.Mat. – 2006. – Vol. 28. – P. 626–630. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2005.09.031

4. Capron M., Fayon F., Massiot D., Douy A. Sr4Al14O25: Formation, Stability, and 27Al High-Resolution NMR Characterization // Chem. Mater. – 2023. – Vol. 15. – No. 575. https://doi.org/10.1021/cm0213265

5. Nagamani S., Panigrahi B.S. Luminescence Properties of SrO–Al2O3:Eu2+,Dy3+ Prepared at Different Temperatures // J. Am. Ceram. Soc. – 2010. – Vol. 93. – P. 3832–3836. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03938.x

6. Blasse G., Grabmaier B.C. Luminescent Materials. – Berlin, Springer, 1994. – P. 123. https://doi.org/10.1007/978-3-642-79017-1

7. Wang X., Jiang Q., Wang Z., Song B., Hou H., Xu L. and L. Xia. High performance

8. Sr4Al14O25:Mn4+ phosphor: structure calculation and optical properties // J. Mater. Chem. C. – 2022. – Vol. 10. – P. 7909–7916. https://doi.org/10.1039/D2TC00795A

9. Wang Z., Hou X., Liu Y., Hui Z., Huang Z., Fang M., Wu X. Luminescence properties and energy transfer behavior of colour-tunable white-emitting Sr4Al14O25 phosphors with co-doping of Eu2+, Eu3+ and Mn4+ //RSC Adv. – 2017. – Vol. 7. – No. 83. – P. 52995–53001. https://doi.org/10.1039/C7RA07970B

10. Chang C., Mao D., Shen J., and C. Feng. Preparation of long persistent SrO·2Al2O3 ceramics and their luminescent properties // J.of Alloys and Compounds. – 2003. – Vol. 348. – No. 1–2. – P. 224–230. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00836-8

11. Aitasalo T., H¨ols¨a J., Jungner H., Lastusaari M., and J. Niittykoski. J. Lumin. – 2001. – V. 94–95. – P. 59–63. https://doi.org/10.1155/2009/475074

12. Zhong R., J. Zhang, X. Zhang, S. Lu, and X.-J. Wang. Red phosphorescence in Sr4Al14O25: Cr3+, Eu2+, Dy3+ through persistent energy transfer // Applied Physics Letters. – 2006. – V. 88. – No. 20. https://doi.org/10.1063/1.2205167

13. Shankar H. Chander H. Divi, and P.K. Ghosh. Long decay luminescent powder and process for preparation thereof, USpatent no. 0183807 A1, October 2003.

14. Lin Y., Zhang Z., Zhang F., Tang Z., and Q. Chen. Preparation of the ultrafine SrAl2O4:Eu,Dy needlelike phosphor and its optical properties // Materials Chemistry and Physics. – 2000. – Vol. 65. – No. 1. – P. 103–106. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(00)00222-4

15. Nag A. and T.R.N. Kutty. Role of B2O3 on the phase stability and long phosphorescence of SrAl2O4:Eu, Dy // J. of Alloys and Compounds. – 2003. – Vol. 354. – No. 1–2. – P. 221–231. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(03)00009-4

16. Yuan Z.-X., Chang C.-K., Mao D.-L., and W. Ying. Effect of composition on the luminescent properties of Sr4Al14O25: Eu2+, Dy3+ phosphors // J. of Alloys and Compounds. – 2004. – Vol. 377. – No. 1–2. – P. 268–271. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.01.063

17. Wu Zh., Gong M., Shi J., and Q. Su. Comparative investigation on synthesis and luminescence of Sr4Al14O25:Eu2+ applied in InGaN LEDs // Journal of Alloys and Compounds. – 2008. – Vol. 458. – No. 1–2. – P. 134–137. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.03.139

18. Douy A., Capron M. Crystallisation of spray-dried amorphous precursors in the SrO–Al2O3 system: a DSC study // J. Eur. Ceram. Soc. – 2003. – Vol. 23. – P. 2075–2076. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00015-3.

19. Misevicius M., Scit O., Grigoraviciute-Puroniene I., Degutis G., Bogdanoviciene I., Kareiva A. Solgel synthesis and investigation of un-doped and Ce-doped strontium aluminates // Ceram. Int. – 2012. – Vol. 38. – P. 5915–5924. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.04.042.

20. Avdeev M., Yakovlev S., Yaremchenko A.A., Kharton V.V. Transitions between P21, P63(3A), and P6322 modifications of SrAl2O4 by in situ high-temperature X-ray and neutron diffraction // J. Solid State Chem. – 2007. – Vol. 180. – No. 12. – P. 3535–3544. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.10.021

21. Lin Y.H., Tang Z.L., Zhang Z.T. Preparation of long-afterglow Sr4Al14O25-based luminescent material and its optical properties // Mater. Lett. – 2001. – Vol. 51. – P. 14. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(01)00257-928

22. Nadzhina T.N., Pobedimskaya E.A. and N.V. Belov. Kristallografiya. – 1980. – Vol. 25. – P. 938.

23. Yuan Z.X., Chang C.K., Mao D.L., Ying W.J. Effect of composition on the luminescent properties of Sr4Al14O25: Eu2+, Dy3+ phosphors // J. Alloys Compd. – 2004. – Vol. 377. – P. 268. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.01.063.

24. Chang C.K., Jiang L., Mao D.L., Feng C.L. Photoluminescence of 4SrO·7Al2O3 ceramics sintered with the aid of B2O3 // Ceram. Int. – 2004. – Vol. 30. – P. 285. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(03)00101-9.

25. Sakirzanovas S., Katelnikovas A., Dutczak D., Kareiva A., Justel T. Synthesis and Sm2+/Sm3+ doping effects on photoluminescence properties of Sr4Al14O25 // J. Lumin. – 2011. – Vol. 131. – P. 2255–2262. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2011.05.060

26. Vistorskaja D., Laurikenas A., Montejo de Luna A., Zarkov A., Pazylbek S. and A. Kareiva. SolGel Synthesis and Characterization of Novel Y3-xMxAl5-yVyO12 (M—Na, K) Garnet-Type Compounds. Inorganics. – 2023. – Vol. 11. – No. 2. – P. 58. https://doi.org/10.3390/inorganics11020058

27. Hans-R Hagemann H., Afshani J. Chapter 321 – Synthesis, luminescence and persistent luminescence of europium-doped strontium aluminate // Physics and Chemistry of Rare Earths. – 2021. – Vol. 60. – P. 163–225. https://doi.org/10.1016/bs.hpcre.2021.06.001

28. Kadyana S., Singha S., Sheorana S., Samantillekeb A., Maric B., Singh D. Synthesis, luminescent and structural characteristics of Sr4Al14O25:Eu2+ and Sr4Al14O25:Eu2+, RE3+ (RE=Nd, Dy) long persistent nanophosphors for solid state lighting // Optik. – 2020. – Vol. 204. – P. 164159. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164159