Síntesis de Y2O3 y Y2O3: Tb por el método de co-precipitación analizando sus propiedades ópticas

Jerónimo Francisco Armando

Folio de registro: AS15588347

Universidad Abierta y a Distancia de México

Eje 4, actividad 1

Introducción

La investigación de nanopartículas eficientes y de bajo costo es un problema difícil

para la nueva generación de materiales. Por lo que para este trabajo explicó de

forma clara y breve como obtener Y2O3 y Y2O3: Tb compuestos importantes por su

amplio uso como lo es por ejemplo para la industria metálica en aleaciones,

posee interesantes propiedades magnéticas, Se usa como catalizador,

transducción de energía acústica etc. Y es realmente interesante el estudio de

este compuesto ya que el uso del itrio está todavía creciendo, debido en realidad a

sus buenas condiciones para producir catalizadores y brillo en el cristal.

Síntesis de Y2O3 y Y2O3: Tb por el método de co-precipitación analizando sus propiedades ópticas

La producción de materiales luminiscentes para aplicaciones tecnología requiere

un control estricto sobre sus características poder que incluyen homogeneidad

química, los bajos niveles de impurezas y un tamaño de partícula sub-micras con

una distribución estrecha. La producción de fósforos convencional a través de

reacciones de alta temperatura de estado sólido normalmente resulta en partículas

de 5 a 20 nm. Dado que el óxido de itrio presenta buenas propiedades

luminiscentes cuando dopada con iones de tierras raras (Tb3+) , los materiales de

fósforo de óxido podría ser un buen ejemplo para mejorar las propiedades de

luminiscencia y para ampliar el campo de aplicación a un gran dominio .

Iones de tierras raras dopados con óxidos de metales nanocristalinos son una

clase de materiales luminiscentes (también llamado fósforos de conversión

ascendente) que se han demostrado ser excelente para aplicaciones tales como

en los dispositivos optoelectrónicos, el etiquetado de fluorescencia biológica,

pinturas y tintas luminiscentes para los códigos de seguridad y muchos más. Bajo

la irradiación UV Tb3+ Y2O3 dopado es un fósforo verde. Es posible que, debido a

su alta eficiencia cuántica, que podrían servir como marcadores luminiscentes

mejorados para la identificación de biomoléculas, como ya se ha reportado por

seleniuro de cadmio y seleniuro de cadmio / ZnS nanocristal. Sin embargo, para

las aplicaciones biológicas de estos polvos de partículas deben ser suspendidos

en el agua, conservando su fosforescencia . Durante los años de la misma se han

utilizado una serie de diferentes vías, como secado por pulverización, liofilización ,

sol- gel, co-precipitación, combustión auto sostenida , técnica de emulsión , el

método hidrotermal, método plantilla , método electroquímico o combinaciones

para sintetizar RE dopados con Y2O3 nanofósforos.

Síntesis e Identificación de Oxido de Itrio

En primer lugar se sintetiza Óxido de Itrio para conocer la temperatura de síntesis.

Se parte de una solución de nitrato de itrio en agua, a la que se le adiciona

Hidróxido de Amonio, de un pH de 4 a uno de 8, en donde se observo la mayor

cantidad de precipitado, las reacciones que se llevan a cabo son las siguientes:

2Y ¿

2Y 3+¿+6OH−¿→ 2Y (OH )3 ↓¿ ¿

Una vez obtenido el precipitado se pone a secar, para luego llevar a la mufla a

900°C por 2 horas con lo que se obtiene Y2O3:

2Y (OH )3 900 °C→

Y 2O3

Se lleva a cabo la prueba de Rayos X en donde se confirma que se trataba del

compuesto deseado.

Figura 1. Patrón XRD del Y2O3 a 900°C

durante 2 h.

Síntesis e Identificación de Oxido de Itrio Dopado con Terbio

Para la preparación del compuesto dopado (Y2O3: Tb) nuevamente se parte del

Nitrato de Itrio con Cloruro de Terbio, que se disuelve en agua, posteriormente se

le agrega Hidróxido de Amonio hasta obtener una cantidad considerable de

precipitado (color beishe); la reacción general se muestra a continuación:

2Y ¿

En donde x debe ser mayor a 0 pero menor a 2 pues el Terbio es una

impureza. En esta ocasión la estequiometria es la siguiente:

1.96Y ¿

Listo el precipitado a un pH de 8, se lleva a la mufla a 900°C durante 2 horas

para lograr obtener el Y2O3: Tb.

Análisis de Rayos X

Se analiza el sólido obtenido con rayos x, se obtuvo el Patrón XRD del Y2O3

muestra en la Figura 1. pues como se mencionó anteriormente el Tb solo es una

impureza por lo que no lo detecta el equipo, sin embargo si influye en sus

propiedades ópticas.

En el diagrama se aprecia que se obtienen nanopartículas pues los picos son muy

delgados además de conocer que es una estructura cubica centrada en cuerpo.

Figura 2. Estructura cristalina del Y2O3

Medición de propiedades ópticas.

Se analizan las propiedades ópticas de los dos compuestos mediante un

espectrofotómetro de fluorescencia; se determina el espectro de fotoluminiscencia

(PL) para ambos productos, Y2O3 y Y2O3: Tb para identificar de qué manera afecta

la presencia de Tb.

El análisis del Y2O3 indicara que este compuesto es favorable o no.

Conclusión.La síntesis de Y2O2 y Y2O2:Tb por el método de co-precipitación calcinando a

900°C es un procedimiento muy fácil siempre y cuando se tengan las condiciones

adecuadas para que se lleve este proceso llegar a las temperaturas requeridas es

lo más importante para llegar a la formación de éstos. Como se puede apreciar

hay que hacer énfasis en la necesidad de crear nuevos nanomateriales para el

mejoramiento en el rendimiento de productos utilizados en la vida cotidiana y en

este caso lo trate de abordar para el itrio que sin saberlo se usa en varios aparatos

y mecanismos como lo es en el microondas, en las pantallas de televisión, y en

muchas aleaciones.

Referencias

Jacobs, J. et all (2005): Engineering materials technology, structures, processing, properties, and selection [1985], 5a edición, New Jersey, Pearson

Lucas A. Óxido misto de ítrio-alumínio dopado com Eu(III) . Recuperado 20 de noviembre de 2014. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422005000200014

Lorenzo Martín (2004), La importancia de la segregación de itrio en la deformación plástica de nanocristales de circonia tetragonal dopada con óxido de itrio (YTZP). Recuperado 22 de noviembre de 2014. http://ceramicayvidrio.revistas.csic.es/index.php/ceramicayvidrio/article/view/390/408