Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему
Recently, specific carbon-based nanomaterials (quantum dots, CDs) became highly attractive due to their low toxicity, good biocompatibility, chemical inertness, high photostability and fluorescence. Doping with some heteroatoms was found to be an effective approach to improve their luminescence. Bes...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/484 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543903959744512 |
|---|---|
| author | Kuzema, P. O. Bolbukh, Yu. M. Tertykh, V. A. |
| author_facet | Kuzema, P. O. Bolbukh, Yu. M. Tertykh, V. A. |
| author_sort | Kuzema, P. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:51Z |
| description | Recently, specific carbon-based nanomaterials (quantum dots, CDs) became highly attractive due to their low toxicity, good biocompatibility, chemical inertness, high photostability and fluorescence. Doping with some heteroatoms was found to be an effective approach to improve their luminescence. Besides, using the surface of silica as a support might facilitate the nanodots formation and expand the application area of carbon-silica composites. Recent advancements in synthesis of luminescent silica/CDs composites revealed great potential of such systems in bioimaging, sensor, as well as in solid-state lightning applications. Most of the synthetic methods are still relatively complex and costly. Here, the simple and inexpensive route to produce luminescent silica-based nanomaterials was used. The aim of this work was to study the luminescent properties of the materials obtained by pyrolysis of citric acid ureates at the nanosilica surface.Fumed silica was used as a support material. The salts with various ratios of citric acid and urea were obtained either in aqueous or alcohol solution, and they were further deposited on silica surface. The resulting material was then heat treated at the temperature of up to 270 °C, and the absorption and photoluminescence spectra for the samples obtained were collected and analyzed.The results have shown that irrespective of the solvent used, both dried and pyrolyzed samples possess the luminescent properties, with quantum yield of photoluminescence being within 7–11 %. The change of the citric acid-to-urea ratio in aqueous solution within 1:(1?3) doesn’t affect the luminescent properties of dried samples, but further pyrolysis at 270 °C reduces the photoluminescence intensity. The solvent change to ethanol has an ambiguous influence on the luminescent properties of dried silica samples with different citric acid-to-urea ratio applied, however, further thermal treatment at 270 °C results in the formation of the materials with almost the same luminescence properties. Within the citric acid-to-urea ratios and the solvents used, as well as the heat treatment regimes applied, the variant with the 1:1 salt in the alcohol solution applied to the silica surface with further drying and heat treatment at 270 °C was found to be the most suitable. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:29Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-484 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:57Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4842022-06-29T10:03:51Z Luminescent materials based on organic salts pyrolyzed at the silica surface Люминесцентные материалы на основе органических солей, пиролизованных на поверхности кремнезема Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему Kuzema, P. O. Bolbukh, Yu. M. Tertykh, V. A. silica citric acid urea carbon dots thermal treatment luminescent properties кремнезем лимонная кислота мочевина углеродные точки термическая обработка люминесцентные свойства кремнезем цитринова кислота сечовина вуглецеві точки термічна обробка люмінесцентні властивості Recently, specific carbon-based nanomaterials (quantum dots, CDs) became highly attractive due to their low toxicity, good biocompatibility, chemical inertness, high photostability and fluorescence. Doping with some heteroatoms was found to be an effective approach to improve their luminescence. Besides, using the surface of silica as a support might facilitate the nanodots formation and expand the application area of carbon-silica composites. Recent advancements in synthesis of luminescent silica/CDs composites revealed great potential of such systems in bioimaging, sensor, as well as in solid-state lightning applications. Most of the synthetic methods are still relatively complex and costly. Here, the simple and inexpensive route to produce luminescent silica-based nanomaterials was used. The aim of this work was to study the luminescent properties of the materials obtained by pyrolysis of citric acid ureates at the nanosilica surface.Fumed silica was used as a support material. The salts with various ratios of citric acid and urea were obtained either in aqueous or alcohol solution, and they were further deposited on silica surface. The resulting material was then heat treated at the temperature of up to 270 °C, and the absorption and photoluminescence spectra for the samples obtained were collected and analyzed.The results have shown that irrespective of the solvent used, both dried and pyrolyzed samples possess the luminescent properties, with quantum yield of photoluminescence being within 7–11 %. The change of the citric acid-to-urea ratio in aqueous solution within 1:(1?3) doesn’t affect the luminescent properties of dried samples, but further pyrolysis at 270 °C reduces the photoluminescence intensity. The solvent change to ethanol has an ambiguous influence on the luminescent properties of dried silica samples with different citric acid-to-urea ratio applied, however, further thermal treatment at 270 °C results in the formation of the materials with almost the same luminescence properties. Within the citric acid-to-urea ratios and the solvents used, as well as the heat treatment regimes applied, the variant with the 1:1 salt in the alcohol solution applied to the silica surface with further drying and heat treatment at 270 °C was found to be the most suitable. В последнее время широкое внимание исследователей привлекает особый вид наноматериалов - углеродные наноточки (УНТ), благодаря их низкой токсичности, хорошей биосовместимости, химической инертности, высокой фотостабильности и люминесценции. Установлено, что допирование некоторыми гетероатомами является эффективным подходом для улучшения люминесценции таких материалов. Кроме того, использование поверхности кремнезема как носителя может облегчать синтез УНТ и расширить сферу применения кремнезем-углеродных композитов. Последние достижения в области синтеза люминесцентных композитов на основе кремнезема и УНТ показали высокий потенциал таких систем в процессах биовизуализации, сенсорики и твердотельного освещения. Однако большинство методов синтеза таких материалов все еще остаются относительно сложными и дорогостоящими. В данной работе был использован простой и недорогой способ получения люминесцентных наноматериалов на основе кремнезема. Цель работы заключалась в изучении люминесцентных свойств композитов, полученных пиролизом уреатов лимонной кислоты на поверхности кремнезема.Как материал-носитель использовали пирогенный кремнезем. Сначала готовили водные или спиртовые растворы солей с различным соотношением лимонной кислоты и мочевины, а затем проводили осаждение этих солей на поверхность кремнезема. Полученный материал подвергали термической обработке при температуре до 270 °C, после чего проводили регистрацию и анализ спектров поглощения и фотолюминесценции этих образцов.Результаты показали, что, независимо от использованного растворителя, как высушенные, так и пиролизованные образцы проявляют люминесцентные свойства, причем квантовый выход люминесценции находится в пределах 7–11 %. Замена соотношения лимонная кислота:мочевина в диапазоне значений 1:(1?3) не влияет на люминесцентные свойства высушенных образцов, однако их дальнейшая термообработка при 270 °С приводит к снижению интенсивности люминесценции. Замена растворителя с воды на этиловый спирт неоднозначно влияет на люминесцентные свойства высушенных образцов кремнезема с нанесенными солями в разных соотношениях лимонная кислота:мочевина. Однако дальнейшая термообработка при 270 °С приводит к тому, что, независимо от этих соотношений, такие кремнеземы обладают примерно одинаковыми люминесцентными свойствами. Среди использованных соотношений лимонная кислота:мочевина, растворителей и вариантов термической обработки, наиболее приемлемым является вариант нанесения на кремнезем соли 1:1 из спиртовых растворов с последующей сушкой и термической обработкой при 270 °С. Останнім часом широку увагу дослідників привертає особливий різновид вуглецевих наноматеріалів – вуглецеві наноточки (ВНТ), завдяки їх низькій токсичності, гарній біосумісності, хімічній інертності, високій фотостабільності та люмінесценції. Встановлено, що допування деякими гетероатомами є ефективним підходом для поліпшення люмінесценції таких матеріалів. Крім того, використання поверхні кремнезему як носія може промотувати синтез ВНТ і розширити сферу застосування кремнезем-вуглецевих композитів. Останні досягнення в області синтезу люмінесцентних композитів на основі кремнезему та ВНТ показали високий потенціал таких систем у процесах біовізуалізації, сенсорики та твердотільного освітлення. Проте більшість методів синтезу таких матеріалів все ще залишаються відносно складними та коштовними. В даній роботі було використано простий та недорогий спосіб одержання люмінесцентних наноматеріалів на основі кремнезему. Мета роботи полягала у вивченні люмінесцентних властивостей матеріалів, одержаних піролізом уратів цитринової кислоти на поверхні кремнезему.Як матеріал-носій використовували пірогенний кремнезем. Спочатку готували водні або спиртові розчини солей з різним співвідношенням цитринової кислоти та сечовини, а потім проводили осадження цих солей на поверхню кремнезему. Одержаний матеріал піддавали термічній обробці за температури до 270 °C, після чого проводили реєстрацію і аналіз спектрів поглинання та фотолюмінесценції цих зразків.Результати показали, що, незалежно від використаного розчинника, як висушені, так і піролізовані зразки проявляють люмінесцентні властивості, причому квантовий вихід люмінесценції знаходиться в межах 7–11 %. Заміна співвідношення цитринова кислота:сечовина в діапазоні значень 1:(1?3) не впливає на люмінесцентні властивості висушених зразків, однак їх подальша термообробка при 270 °С призводить до зниження інтенсивності люмінесценції. Заміна розчинника з води на етиловий спирт неоднозначно впливає на люмінесцентні властивості висушених зразків кремнезему з нанесеними солями у різних співвідношеннях цитринова кислота:сечовина. Проте, подальша термообробка при 270 °С приводить до того, що, незалежно від цих співвідношень, такі кремнеземи володіють приблизно однаковими люмінесцентними властивостями. Серед використаних співвідношень цитринова кислота:сечовина, розчинників і варіантів термічної обробки, найбільш прийнятним є варіант нанесення на кремнезем солі 1:1 із спиртових розчинів з подальшою сушкою і термічною обробкою при 270 °С. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/484 10.15407/hftp09.04.404 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 4 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 404-410 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 4 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 404-410 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 4 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 404-410 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/484/486 Copyright (c) 2018 P. O. Kuzema, Yu. M. Bolbukh, V. A. Tertykh |
| spellingShingle | кремнезем цитринова кислота сечовина вуглецеві точки термічна обробка люмінесцентні властивості Kuzema, P. O. Bolbukh, Yu. M. Tertykh, V. A. Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title | Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title_alt | Luminescent materials based on organic salts pyrolyzed at the silica surface Люминесцентные материалы на основе органических солей, пиролизованных на поверхности кремнезема |
| title_full | Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title_fullStr | Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title_full_unstemmed | Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title_short | Люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| title_sort | люмінесцентні матеріали на основі органічних солей, піролізованих на поверхні кремнезему |
| topic | кремнезем цитринова кислота сечовина вуглецеві точки термічна обробка люмінесцентні властивості |
| topic_facet | silica citric acid urea carbon dots thermal treatment luminescent properties кремнезем лимонная кислота мочевина углеродные точки термическая обработка люминесцентные свойства кремнезем цитринова кислота сечовина вуглецеві точки термічна обробка люмінесцентні властивості |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/484 |
| work_keys_str_mv | AT kuzemapo luminescentmaterialsbasedonorganicsaltspyrolyzedatthesilicasurface AT bolbukhyum luminescentmaterialsbasedonorganicsaltspyrolyzedatthesilicasurface AT tertykhva luminescentmaterialsbasedonorganicsaltspyrolyzedatthesilicasurface AT kuzemapo lûminescentnyematerialynaosnoveorganičeskihsolejpirolizovannyhnapoverhnostikremnezema AT bolbukhyum lûminescentnyematerialynaosnoveorganičeskihsolejpirolizovannyhnapoverhnostikremnezema AT tertykhva lûminescentnyematerialynaosnoveorganičeskihsolejpirolizovannyhnapoverhnostikremnezema AT kuzemapo lûmínescentnímateríalinaosnovíorganíčnihsolejpírolízovanihnapoverhníkremnezemu AT bolbukhyum lûmínescentnímateríalinaosnovíorganíčnihsolejpírolízovanihnapoverhníkremnezemu AT tertykhva lûmínescentnímateríalinaosnovíorganíčnihsolejpírolízovanihnapoverhníkremnezemu |