Synthesis and optical characterization of aurivillius layered perovskites
Aurivillius yapısındaki katmanlı perovskitlerin sentezi ve optik karakterizasyonu
- Tez No: 519794
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Seramik Mühendisliği, Energy, Chemistry, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Bu çalışmada, Aurivillius yapısında katmanlı perovskitlerin sentezi ve sentezlenen malzemelerin fotokatalitik ve fotovoltaik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Deney sonuçlarının yanı sıra bu malzemeler ile yapılabilecek olası uygulamalar her bölüm içerisinde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. İkinci bölümde, Aurivillius yapısındaki çift katmanlı perovskitlerin hazırlanmasına ve kimyasal işlem ile eksfoliasyonuna (Sıvı Faz Eksfoliasyon Metodu) odaklanılmaktadır. Literatürde, lantanit katkılı eksfoliasyon ile katmanlandırılmış perovskit nanotabakaların üst enerji dönüşüm ışıması üzerine bir rapor bulunmamaktadır. Aurivillius fazındaki Er(III), Ho(III), Tm(III) ve Yb(III) katkılı Bi₂SrTa₂O₉ katmanlı oksitinin üst enerji dönüşüm davranışı incelendiğinde bu ferroelektrik fazın oda sıcaklığında ayarlanabilir üst enerji dönüşüm ışıması gösterdiği görülmüştür. Katkılı Aurivillius fazı, istenilen miktardaki lantanitler ile perovskit katmanında Sr(II) bulunan alanların yer değiştirmesi sağlanarak katı hal reaksiyonu ile sentezlenmektedir. Lantanitlerin proton değiştirilmiş ve eksfoliasyon uygulanmış Aurivillius fazında da üst enerji dönüşüm ışıması gözlenmiştir. Bu durum, lantanitlerin [SrTa₂O₇]2- perovskite tabakasına katıldığını kanıtlamaktadır. Lantanitlerin konsantrasyonunun ve aktifleştiricinin duyarlayıcıya oranının üst enerji dönüşüm spektrumları üzerine etkisi incelenmiştir ve ayrıca üst enerji dönüşüm işlemine katılan fotonların sayısına bağlı olarak olası enerji transferleri ve üst enerji dönüşüm mekanizmaları önerilmiştir. Bu bölümde, katkılı Aurivillius yapısında katmanlı perovskitlerin 2 boyutlu tek nanotabakalarının üst enerji dönüşüm ışıması özelliği rapor edilmiştir. Üçüncü bölümde Bi2Sr0.95Er0.05B2O9 ve Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05B2O9 [B: Ta5+ ve Nb5+] genel formülüne sahip Aurivillius fazlı Er(III) katkılı oksitlerin ısı ölçme davranışları için floresan yoğunluğu oranı (FIR) tekniği kullanılarak yapılan araştırmalar açıklanmıştır. Saf oksitler katı hal reaksiyonuyla sentezlenmiştir ve yapısal ve parlaklık özellikleri farklı sıcaklıklar için çalışılmıştır. Tek olarak katkılanmış örnekler önceden raporlanmış kat kat yapılmış perovskitlere göre duyarlılık gösterirken yapıya duyarlaştırıcı (Yb3+) eklemesinin, duyarlılığı, kristal boyutunu ve enerji düzeylerini değiştirmesiyle artırması ilgi çekicidir. BST (Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05Ta2O9) ve BSN (Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05Nb2O9) örnekleri için maksimum duyarlılık sıcaklık 400°C'ye yaklaşırken sırasıyla 0.0073K-1 ve 0.0098K-1 olarak elde edilmiştir. Bu oksitlerin yüksek Curie sıcaklıklarına sahip olma, iyi ısıl kararlılık ve yüksek sıcaklıklarda üstün duyarlılık gibi özellikleri geniş aralık ve yüksek sıcaklık uygulamalarında sıcaklık ölçüm araçları için umut verici olabilir. Dördüncü bölümde Er3+ katkılı BST nanoparçacıklarının çift ışıma davranışları açıklanmıştır. Tek aktive edici iyonuna sahip tekli örgüdeki stoke ve anti-stoke yayımının aynı anda bulunmasının üstünlüğü, ayrıca UC (upconversion, üst enerji ışıması) parlaklığının sadece duyarlaştırıcı/aktive edici oranıyla ayarlanması gibi ilgi çekici özellikler sahteciliğe karşı yüksek güvenlik amacıyla çift modlu alacalı parlaklık mürekkepleri üretmek için kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this study is to synthesis layered perovskite with Aurivillius structure and explore their photocatalytic and photovoltaic properties. The results of the experiments as well as their possible applications are described in detail within each chapter. Chapter two focuses on the preparation of double layered Aurivillius perovskites and their exfoliation by chemical processing (Liquid Exfoliation route). There is no report on the upconversion luminescence from the nanosheets of exfoliated perovskite type layered structures doped with lanthanides. The upconversion (UC) behaviour of Aurivillius phase Bi₂SrTa₂O₉ layered oxide doped with Er(III), Ho(III), Tm(III) and Yb(III) is demonstrated. This ferroelectric Aurivillius phase showed tunable upconversion emission at room temperature. The doped Aurivillius phase was synthesized with solid state method with desired amount of lanthanides substituting Sr(II) sites in the perovskite layer. The upconversion emission from lanthanides was observed also for the proton exchanged and exfoliated Aurivillius phase, which proves that lanthanides are doped into the perovskite [SrTa₂O₇]²- layer. The effect of concentration of lanthanides and sensitizer to activator ratio on the upconversion spectra are investigated and also possible energy transfer and upconversion mechanisms are suggested based on the number of photons participating in UC process. Herein, we report the 2D single nanosheets of doped Aurivillius phase layered perovskite capable of upconversion emission. Chapter three describes research performed on the thermal sensing behavior in Er(III) doped Aurivillius phase oxides with general formula of Bi2Sr0.95Er0.05B2O9 and Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05B2O9 [B: Ta5+ and Nb5+] based on fluorescence intensity ratio (FIR) technique. Pure oxides are synthesized through solid state reaction and their structural and luminescence properties are studied at different temperatures. While singly doped samples have shown sensitivity comparable to previous reports of layered perovskites, it is interesting to see that addition of sensitizer (Yb3+) to the structure can significantly enhance sensitivity by modifying crystalline size and structure of energy levels. The maximum sensitivity of 0.0073K-1 and 0.0098K-1 was obtained for Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05Ta2O9 (BST) and Bi2Sr0.75Yb0.20Er0.05Nb2O9 (BSN) samples respectively when temperature approaches 400°C. As a result of high curie temperature, good thermal stability and superior sensitivity at high temperature, these oxides can be promising temperature probes for wide range and high temperature applications. Chapter four describes the study of dual luminescence behaviour in Er3+ doped BST nanoparticles. The superiority of coexistence of stoke and anti-stoke emission in a single host lattice with a single activator ion, besides to tunability of UC luminescence only by controlling sensitizer/activator ratio are very interesting features which can be used to produce dual mode multicolor luminescent ink with high security level against forgery.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of water dispersible conjugated polymer nanoparticles
Suda dağılabilir polimer nanoparçacıklarının sentezi ve karakterizasyonu
VUSALA İBRAHİMOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Bölümü
DOÇ. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Synthesis and characterization of near-infrared (NIR) emissive conjugated polymer dots for tumoroid imaging
Tümöroid görüntüleme için yakin kizilötesi (NIR) işiyan konjuge polimer noktalarinin sentezi ve karakterizasyonu
SONER KARABACAK
Doktora
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ
- Hot injection synthesis and structural and optical characterization of CdSe/ZnSe and CdSe/ZnS quantum dots
CdSe/ZnSe ve CdSe/ZnS kuantum noktalarının sıcak enjeksiyon sentezi ve yapısal ve optik karakterizasyonu
MEHRDAD FARAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ
- Understanding and optimization of InN and high indium containing InGaN alloys by metal organic chemical vapor deposition
Başlık çevirisi yok
ÖCAL TUNA
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiRheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MICHAEL HEUKEN
PROF. DR. RAINER WASER
- Çözelti yanma senteziyle üretilen vanadyum oksitlerin ince film kaplanması ve optik ve elektrokimyasal karakterizasyonu
Thin film coating of vanadium oxides produced by solution combustion synthesis its optical and electrochemical characterization
ESMA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ŞEREF SÖNMEZ