Síntese e Caracterização de Titanato de Cálcio e Cobre (CCTO) Dopado com Doador e Aceptor de Elétrons.

Abstract

Buscando aperfeiçoar as propriedades de emissão de luz na região do espectro visível, alguns materiais têm recebido baixas concentrações de dopantes. Os Titanatos de forma geral (ABO₃) são promissores materiais no que diz respeito à emissão de luz quando excitados e além disso, quando dopados com diferentes compostos, suas propriedades são alteradas. Neste trabalho, sintetizaram-se os titanatos de cálcio e cobre (CaCu₃Ti₄O₁₂) puros e dopados com nióbio e alumínio pelo método dos precursores poliméricos, obtendo pós cerâmicos com elevada carga orgânica. Calcinados no intervalo entre 300°C e 900°C os pós com os precursores foram decompostos e caracterizados por Análise Térmica Diferencial e Termogravimetria (TGA-DTA), Difração de Raios-X (XRD), espectroscopia na região Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Espectroscopia Raman (RAMAN), Microscopia Eletrônica de Transmissão com Difração de elétrons (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e fotoluminescência (FL). As análises de XRD revelaram que os pós tratados termicamente a 900°C estão bem ordenados e cristalizados (independente do dopante) em uma estrutura cúbica do grupo espacial de simetria Im3. A emissão de luz foi observada em uma banda de maior intensidade (490 a 520 nm) nas amostras de CCTO dopada com 2,5% de nióbio e calcinada a 500°C. Observou-se também que a substituição do titânio por alumínio resultou em um decremento na intensidade da banda de fotoluminescência quando comparada com o CaCu3Ti4O12 puro na ordem de 10 grandezas decimais. Os espectros de absorção UV-Vis apresentaram níveis de energia no Gap crescente à medida que os pós aumentam sua cristalização. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) mostrou a formação de planos cristalográficos e desordenação da estrutura dos pós tratados a 500°C. A Microscopia Eletrônica de Varredura ilustrou a formação de pescoço, unindo grãos de CCTO na temperatura de 500°C e estruturas cúbicas nas amostras a 800°C. O titanato de cobre e cálcio dopado com um doador e aceptor de elétrons resultaram de maior intensidade na região do visível compreendido ente 490 nm e 500 nm o que torna um promissor dispositivo emissor de luz para aplicação em componentes eletrônicos.