síntesis one-pot y propiedades fotoluminiscentes de nanocristales semiconductores ii-vi dopados ...

275 Pages·2012·11.46 MB·English

Escola Superior de Tecnologia i Ciències Experimentals
Departament de Química Inorgànica i Orgànica
Àrea de Química Inorgànica

SÍNTESIS ONE-POT Y PROPIEDADES
FOTOLUMINISCENTES DE NANOCRISTALES
SEMICONDUCTORES II-VI DOPADOS CON EUROPIO (III)

TESIS DOCTORAL
José Planelles Aragó

Memoria para optar al grado de:
DOCTOR-mención Doctor Europeo

Dirección
Dra. Purificación Escribano López
Dra. Eloisa Cordoncillo Cordoncillo

Castellón, 2012

Escola Superior de Tecnologia i Ciències Experimentals
Departament de Química Inorgànica i Orgànica
Àrea de Química Inorgànica

ONE-POT SYNTHESIS AND PHOTOLUMINESCENT
PROPERTIES OF EUROPIUM (III)-DOPED II-VI
SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS

PhD Thesis
José Planelles Aragó

Supervised by
Purificación Escribano López
Eloisa Cordoncillo Cordoncillo

Castellón 2012

Dña. PURIFICACIÓN ESCRIBANO LÓPEZ y Dña. ELOISA CORDONCILLO
CORDONCILLO, catedráticas de Química Inorgánica del Departamento de
Química Inorgánica y Orgánica de la Universitat Jaume I de Castellón

CERTIFICAN: Que la tesis doctoral titulada “Síntesis one-pot y propiedades
fotoluminiscentes de nanocristales semiconductores II-VI dopados con europio
(III)” cuya memoria presenta D. José Planelles Aragó, para optar al grado de
DOCTOR-mención doctor europeo, ha sido realizada bajo nuestra dirección en
el Departamento de Química Inorgánica y Orgánica de la Universitat Jaume I de
Castellón.

Castellón, 2012

Fdo. Eloisa Cordoncillo Cordoncillo Fdo. Purificación Escribano López

als que m’estimen
a la memòria de Puri Escribano

ÍNDICE
Introducción
i. Objetivos de la tesis 3
ii. Organización de los contenidos 4
iii. Difusión de los resultados 6

Capítulo 1: Fundamentos
1.1. Nanomateriales 13
1.2. Nanocristales semiconductores 16
1.2.1. Estructura electrónica 17
1.2.2. Modelo de masas efectivas 27
1.2.3. Métodos de preparación 32
1.2.4. Aplicaciones 35
1.3. Lantánidos y luminiscencia 38
1.3.1. Fenómenos luminiscentes 39
1.3.2. Propiedades luminiscentes de los iones lantánidos 42
1.3.3. Estudio de la luminiscencia del ión Eu3+ 47

Capítulo 2: Optimización de matrices sol-gel para la
síntesis de nanocristales semiconductores
2.1. Introducción
2.1.1. Metodologías de síntesis sol-gel 55
2.1.2. Síntesis de nanocristales de CdS embebidos en matrices
sol-gel 58
2.2. Objetivos 62
2.3. Resultados y discusión 63
2.3.1. Análisis térmicos 63
2.3.2. Caracterización estructural 71
2.3.3. Caracterización microestructural 77
2.3.4. Caracterización óptica 84
2.4. Conclusiones 86
2.5. Sección experimental
2.5.1. Síntesis de nanocristales de CdS en SiO 87
2
2.5.2. Síntesis de nanocristales de CdS en TiO 88
2
2.5.3. Síntesis de nanocristales de CdS en ZrO 88
2
2.5.4. Instrumentación 89

Capítulo 3: Nanocristales de CdS dopados con iones Eu3+
obtenidos por metodología sol-gel
3.1. Introducción
3.1.1. Dopado de nanocristales semiconductores con iones
lantánidos 93
3.1.2. Síntesis sol-gel de nanocristales de CdS dopados con Eu3+ en
matrices de SiO 96
2
3.2. Objetivos 98
3.3. Resultados y discusión 99
3.3.1. Caracterización estructural 99
3.3.2. Caracterización microestructural 102
3.3.3. Caracterización óptica 106
3.4. Conclusiones 123
3.5. Sección experimental
3.5.1. Síntesis de Eu-S1, Eu-S2, Eu-S1-350 y Eu-S2-350 124
3.5.2. Instrumentación 124