Produção e caracterização óptica e estrutural de nanopartículas de Ce1-xGdx02-8

Abstract

Nesse trabalho, nanopartículas de Ce1-xGdx02-8 (0,00 ≤x ≤0,20), sintetizadas pelo método de precursores poliméricos foram investigadas quanto às suas propriedades estruturais e ópticas por meio das técnicas de Difração de raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de transmissão (MET), Absorção óptica na região do Ultravioleta-Visível (UV-Vis) e espectroscopia Raman. Os dados de DRX e MET revelaram que tanto as propriedades estruturais (parâmetro de rede e microdeformação) quanto às morfológicas (tamanho médio e forma) são dependentes do teor de Gd3+ presente nas amostras de Ce1-xGdx02-8. Os dados de absorção UV-Vis e de espectroscopia Raman mostraram que a substituição crescente dos íons de Ce4+ por Gd3+ induz a uma crescente formação de íons de Ce3+ e de vacâncias de oxigênio. Verificou-se que a presença de íons Ce3+ e de vacâncias de oxigênio são responsáveis pelo comportamento observado tanto para a absorção óptica na região do UV e quanto para razão entre as intensidades integradas dos picos Raman em torno de 550 cm-1 (associadas a vacinas intrínsecas de oxigênio) e 600 cm-1 (associado a vacâncias extrínsecas de oxigênio) devido à substituição de Ce4+ por Gd3+. Por último, as variações espectrais observadas para modo vibracional Raman ativo F2g, como função do teor de Gd3+, descritas por meio do Modelo de Confinamentos de Fônons, permitiram estimar que a densidade de vacâncias de oxigênio presentes na estrutura cristalina das nanopartículas de Ce1-xGdx02-8 cresce linearmente de 1,5 𝑥 1020 cm-3 para 9 𝑥 1020 cm-3, quando x varia de 0,00 para 0,20.