Preparação e caracterização de vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos no sistema ternário P2O5 – K2O – LaF3

Abstract

Nesta pesquisa foram sintetizados vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos no sistema P2O5 – yM2O – xLaF3 pelo método de fusão/resfriamento, sendo M=Na ou K. Onde o “x” representa a concentração de fluoreto de lantânio (LaF3), com o objetivo de obter materiais com propriedades luminescentes. Por se tratar de uma pesquisa inovadora, iniciou-se o estudo do domínio vítreo em diferentes composições estequiométricas contendo óxido de sódio e nióbio, que não apresentaram resultados satisfatórios em termos de incorporação de fluoreto de lantânio, avançando-se para composições com óxido de potássio como modificador de rede, resultando em vidros estáveis e promissores. A concentração máxima obtida foi de 35 % mol de LaF₃, resultando apresenta entre outras propriedades, baixa energia de fônon, que reduz relaxações não radiativas nas propriedades luminescentes, melhorando a eficiência da luminescência quando dopado com íons terras-raras. Para a produção de vitrocerâmicas, selecionou-se o sistema vítreo P2O5-K2O-LaF3, fixando a concentração de 60 % mol de P2O5 e variando-se a concentração de K2O e LaF3, submetidos a um tratamento térmico de 15 minutos na temperatura de início de cristalização (Tx) e 2 horas em uma temperatura intermediaria entre Tx e a temperatura de transição vítrea (Tg). As amostras foram caracterizadas por ensaios térmicos, evidenciando aumento da Tg com o incremento da concentração de LaF₃, indicando maior conectividade da rede vítrea. A caracterização estrutural foi realizada por meio das técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. Os difratogramas de Raios-X revelaram halos difusos típicos de materiais amorfos, confirmando a formação vítrea, enquanto nas amostras submetidas ao tratamento térmico (vitrocerâmicas) observaram-se picos bem definidos, atribuídas a estrutura cristalina monoclínica de metafosfato de lantânio e potássio. Os resultados da espectroscopia Raman destacam de modo geral, que o aumento da concentração de Fluoreto de Lantânio (LaF3), não modificou significativamente as ligações da rede vítrea metafosfato. As análises espectroscópicas UV-Vis e FTIR permitiram determinar a janela de transparência dos vidros, demonstrando alta transparência entre os comprimentos de onda 350 a 2700 nm. A espectroscopia de luminescência do Eu3+ permitiu avaliar a influência da composição e precipitação de fases cristalinas nas propriedades luminescentes.