EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III)
This study investigates there gularities of obtaining phosphate-germanate glass modified with molybdenum(VI) oxide, with the following composition: (45-0.5x)P2O5-xMoO3-10.0GeO2-(45-0.5x)Na2O (x = 0.0-30.0). It was found that an increase in the concentration of MoO3from 5 to 30 mol% leads to a reduc...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2024
|
| Онлайн доступ: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/699 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871466092889636864 |
|---|---|
| author | Terebilenko, Kateryna Pashynskyi, Yegor Slobodyanik, Mykola |
| author_facet | Terebilenko, Kateryna Pashynskyi, Yegor Slobodyanik, Mykola |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Kateryna Terebilenko",
"institution": "Taras Shevchenko National University of Kyiv"
},
{
"author": "Yegor Pashynskyi",
"institution": "Taras Shevchenko National University of Kyiv"
},
{
"author": "Mykola Slobodyanik",
"institution": "Taras Shevchenko National University of Kyiv"
}
] |
| author_sort | Terebilenko, Kateryna |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:55Z |
| description | This study investigates there gularities of obtaining phosphate-germanate glass modified with molybdenum(VI) oxide, with the following composition: (45-0.5x)P2O5-xMoO3-10.0GeO2-(45-0.5x)Na2O (x = 0.0-30.0). It was found that an increase in the concentration of MoO3from 5 to 30 mol% leads to a reduction in the width of the forbidden band of there sulting amorphous materials, from 3.53 eV to 3.42 eV. This change is accompanied by a decrease in hygroscopicity and an enhancement in solubility with respect to Eu2O3 when subjected to is other maltreatment at 1000 °C for 4 hours. The effect of MoO3 on the structure of phosphate-germanate glass has been examined for the first time. Within the molybdenum content range of 5–15 mol%, MoO3 is incorporated in to the existing polyphosphate chains, which results in structural modifications. However, when the MoO3 content reaches 15–30 mol%, the density of the glass increases from ρ = 2.51 to 2.58 g/cm3. This change is attributed to the formation of additional chains, facilitated by the higher coordination capacity of MoO66- compared to phosphate groups.  The study also demonstrated that the glass structure under goes significant changes as a result of increasing molybdenum content, which plays a keyrole in the net work formation. The method of rapid cooling of a salt melt was used to produce the phosphate-germanate glass, followed by quenching of the samples on a copper plate. The resulting glass materials were characterized by a combination of advanced techniques, including in frared (IR) and luminescence spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy, and X-ray powder diffraction analysis, providing comprehensive insights in to their structural and optical properties.
It has been shown that the most promising material for modeling red phosphors is the glass 39.5P2O5-10MoO3-10.0GeO2-39.5Na2O-1Eu2O3, which is effectively excited by UV radiation. Among the spectral features of the obtained luminescent glass, the following characteristics should be noted: 1) In the range of 550–650 nm, it demonstrates highly intense bands of electronic transitions 5D0→7F1 (595 nm) and 5D1→7F2 (614 nm), which are characterized by significant asymmetry in structure; b) the absence of Stark splitting of the corresponding electronic transitions in the range of 550–750 nm confirms the amorphous nature of phosphate-germanate systems. The emission maximum of the obtained glass lies in the range of 615 nm, indicating the potential application of the obtained glasses in red phosphors. |
| doi_str_mv | 10.33609/2708-129X.90.11.2024.25-34 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
25
УДК 546.(776 + 881.5) doi: 10.33609/2708-129X.90.11.2024.25-34
ВПЛИВ MoO3 НА БУДОВУ ТА ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ВЛАСТИВОСТІ
НАТРІЙ-ФОСФАТНО-ГЕРМАНАТНИХ СТЕКОЛ,
ЩО МІСТЯТЬ ЄВРОПІЙ(ІІІ)
К. В. Теребіленко, Є. В. Пашинський, М. С. Слободяник
Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
вул. Володимирська, 64/13, Київ 01601, Україна
*е-mail: kterebilenko@gmail.com
Встановлено закономірності одержання фосфатно-германатного скла, яке моди-
фіковано оксидом молібдену(VI), наведеного складу: (45-0.5x)P2O5-xMoO3-10,0GeO2-
(45-0.5x)Na2O (x = 0,0–30,0) та показано, що збільшення концентрації MoO3 від 5 до
30% мол. супроводжується зниженням значення ширини забороненої зони отрима-
них аморфних матеріалів від 3,53 до 3,42 еВ, зниженням гігроскопічності та збільшен-
ням розчинності щодо Eu2O3 при ізотермічній витримці за 1000 °С протягом 4 годин.
Вперше показано вплив МоO3 на будову фосфатно-германатного скла, а саме: в межах
5–15% молібден(VI) вбудовується у вже існуючі поліфосфатні ланцюги, а при досяг-
ненні х = 15–30% мол MoO3 густина скла збільшується з ρ =2,51до 2,58 г/см3, що від-
повідає формуванню додаткових ланцюгів завдяки більшій координаційній ємності
MoO6
6- порівняно з фосфатними. У роботі використано метод швидкого охолодження
сольового розплаву для одержання фосфатно-германатного скла з наступним гарту-
ванням одержаних зразків на мідному листі. Скло схарактеризовано методами ІЧ- та
люмінесцентної спектроскопії, спектроскопією дифузного відбиття та рентгенофазо-
вим аналізом.
Ключові слова: фосфатне скло, розплавний метод, германій (IV) оксид, молібден
оксид, люмінесценція, європій.
ВСТУП. Оксидні стекла на основі таких
склотвірних оксидів як P2O5, B2O3 та GeO2
знайшли широке застосування як радіацій-
но-захисні матеріали, нелінійні діелектри-
ки, сенсори різноманітного призначення,
складові елементів пам’яті, анодних матері-
алів та оптичних пристроїв [1–2]. Оксидні
стекла на основі P2O5, або фосфатні сте-
кла, є матеріалами, які використовують у
різних технічних та промислових галузях
завдяки їхнім унікальним властивостям,
серед яких висока прозорість у видимому
26 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
ВПЛИВ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ АТОМІВ НА БУДОВУ СПОЛУК ТИПУ An+1BnO3n+1НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
діапазоні, висока хімічна та термічна стій-
кість та висока температура склування.
Так, для стекол системи (65-x)P2O5-15Li2O-
15ZnO-5Bi2O3-xLa2O3 [3] показано високу
стійкість відносно γ-опромінювання та
зростання значень об’ємного модуля Юнга
з 20,622 до 23,915 Г попри збільшення вміс-
ту оксиду лантану до 4% мол.
За останні декілька років суттєво зріс
інтерес до фосфатних стекол, модифікова-
них оксидами рідкісноземельних елемен-
тів [4–5] для оптичних пристроїв та ново-
го покоління світлодіодів [6]. Перевагами
використання розплавів на основі MI
2O-
P2O5(MI–Li, Na, K) є легкість варіювання
їхнього складу і температури розм’якшен-
ня та додаткова хімічна стійкість у агре-
сивних середовищах. Серед недоліків фос-
фатних стекол варто відмітити гігроско-
пічність та схильність до кристалізації з
часом. Одним із перспективних модифіка-
торів для зниження гігроскопічності фос-
фатних стекол є GeO2. Так, широкі області
гомогенності для системи K2O-хGeO2-P2O5
підтверджено методом рентгенографії по-
рошку для значень х від 5 до 50% мол [7].
У випадку стекол Na2O-хGeO2-P2O5 вста-
новлено співіснування груп GeO6
8-та
GeO4
4-, а також збільшення густини отри-
маних стекол за рахунок додаткових міст-
ків Ge-O-P та Ge-O-Ge [8]. Авторами праці
[9] було показано, що максимальна розчин-
ність GeO2у розплавах Na2O-хGeO2-P2O5 не
перевищує 30% мол у зв’язку з кристаліза-
цією GeP2O7. Формування інших криста-
лічних фаз залежно від співвідношення
Na/P вперше продемонстровано у пра-
ці [10], в якій низьку розчинність GeO2
у натрій-вмісних фосфатних розплавах
пов’язують із формуванням NaGe2(PO4)3
та перекристалізацією тетрагонального
GeO2.
Фосфатно-германатні ізотропні систе-
ми зарекомендували себе як чудові сере-
довища для розчинення рідкісноземельних
йонів, таких як тербій(ІІІ) [11] та єрбій(ІІІ)
[12]. У зазначеній роботі розглядаємо вплив
такого модифікатора як MoO3 на будову та
властивості стекол складу P2O5-GeO2-MoO3-
Na2O, а йон європію введено в аморфну сис
тему як люмінесцентний зонд для аналізу
найближчого координаційного оточення
склотвірних оксидів.
ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ
РЕЗУЛЬТАТІВ. Скло (45–0.5x)P2O5-xMoO3-
10,0GeO2-(45–0.5x)Na2O (x = 0,0–30,0) отри-
мували методом плавлення вихідної шихти
з наступним швидким її охолодженням на
мідному листі для загартування. Як вихідні
речовини використовували NaH2PO4 (x.ч),
MoO3(о.с.ч.), GeO2 (х.ч.) та Eu2O3 (99,99%,
Sigma-Aldrich). Синтез нелегованого фос-
фатно-германатного скла відбувався за та-
кою схемою: вихідні речовини перетирали
в агатовій ступці та поміщали у платино-
вий тигель. Шихта нагрівалася до 1000оС
за 2 години, її витримували в ізотермічних
умовах упродовж 1 години до повного ви-
ділення вологи та гомогенізації розплаву.
Далі отриманий розплав швидко вилива-
ли на мідний лист. Скло 39.5P2O5-10MoO3-
10.0GeO2-39.5Na2O-1Eu2O3 отримували за
аналогічною схемою, однак час гомогеніза-
ції було збільшено з 1 до 4 год.
Густину (ρ) зразків скла визначено ме-
тодом Архімеда з точністю ρ = 0,02 г/см3.
Аморфність отриманих матеріалів підтвер-
27https://ucj.org.ua
М. С. Слободяник, Ю. О. Тітов УХЖ № 11 / ТОМ 90
джували на основі дифрактограм, отри-
маних на дифрактометрі LabX XRD-6000,
Shimadzu (Японія) (випромінювання CuKα)
у дискретному режимі (крок 0,02°, діапазон
кутів 2ʘ = 5,0–60,0). Інфрачервоні спектри
зразків записували на спектрофотометрі
Perkin-ElmerBX (США). Спектри дифузно-
го відбиття реєстрували для подрібнених
до стану порошків стекол на спектрофото-
метрі UV-2600i SHIMADZU. Спектри фото-
люмінесценції записано на спектрофлуори-
метрі SHIMADZURF-6000.
На першому етапі дослідження визна-
чали область існування гомогенного скла
у системі (45–0.5x)P2O5-xMoO3-10,0GeO2-
(45–0.5x)Na2O (x = 0,0–30,0), а введення
активатора проводили для вузького діапа-
зону стабільних стекол із найнижчою гід-
рофільністю. Вибір компонентів для одер-
жання скла зумовлено такими чинниками:
1) P2O5 є відомим склотвірним оксидом,
при цьому стекла в системах P2O5-Na2O ха-
рактерні значною гідрофільністю [13] та
невисокими температурами склування;
2) MoO3 – модифікатор, який, за літера-
турними даними [14], знижує температуру
склоутворення, підвищує механічну стій-
кість та стійкість до вологи;
3) Na2O – модифікатор, який дозволяє
змінювати властивості скла, тобто співвід-
ношення Na/Ge та Na/P визначають ступінь
полімеризації фосфатних та германатних
груп у склі.
Для модифікування оптичних власти-
востей скла до його складу вводили від 5
до 30% мол. оксиду молібдену(VI), оскіль-
ки за більшого вмісту цього модифікато-
ра ймовірним є окисно-відновні процеси
Mo(VI)→Mo(V) із втратою оптичної чи-
стоти отриманого скла [15]. Одним із ос-
новних завдань зазначеної статті є встанов-
лення ролі цього модифікатора у форму-
ванні додаткових сіток у межах скла. Вміст
GeO2 в роботі мав фіксоване значення 10%
мол, оскільки саме ця концентрація є мак-
симальною для співвідношення Na/P = 1,0
[10] (табл.1), а характер взаємодії у аморф-
ній системі вивчали за допомогою ІЧ-спек-
троскопії. (рис.1а). Так, для усіх дослідже-
них стекол в області 520–545 см-1 спостері-
гаємо розширену смугу, що відповідає де-
формаційним коливанням δ(PO4
3-). Смуга
низької інтенсивності при 735–770 см-1 нале-
жить до коливань νs( P-O-P)та νs( P-O-Mo).
Інтенсивна смуга, в межах якої виділено
три максимуми при 888, 1005 та 1100 см-1,
належать до коливань νs(PO4
3-) + νas(PO4
3-)
у фосфатному тетраедрі з низьким ступе-
нем полімеризації. Характеристична смуга
при 1276 см-1, що відповідає за νas(PO3
-), в
метафосфатних стеклах змішується в низь-
кочастотну область при збільшенні вміс-
ту MoO3. Її положення 1263 (5 % моль),
1250 см-1 (10 % мол) до 1223 см-1 (30 % мол.
MoO3) вказує на деполімеризуючу роль
модифікатора MoO3 у фосфатно-германат-
них стеклах. Про зниження гідрофільності
одержаних стекол свідчить зміна інтенсив-
ності смуг адсорбованої води. Так, смуга
поглинання при 1632 см-1, яку відносять
до деформаційних коливань адсорбованої
води, та широка смуга поглинання в облас-
ті 3000–3600 см-1 відповідають загальному
внеску валентних коливань поверхневих
гідроксильних груп і адсорбованої на по-
верхні води, і її інтенсивність знижується
при збільшенні вмісту молібден(VI)оксиду.
28 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
ВПЛИВ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ АТОМІВ НА БУДОВУ СПОЛУК ТИПУ An+1BnO3n+1НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Табл. 1
Склад скла (45-0,5x)P2O5-xMoO3 -10,0GeO2 -(45-0,5x)Na2O (x = 0,0-30,0), отриманого
за 1000 0С, та розраховані значення Eg
Table 1.
Composition of glass(45-0.5x)P2O5-xMoO3 -10,0GeO2 -(45-0.5x)Na2O (x = 0,0-30,0), ob
tained at 1000°C and calculated values of Eg.
№ зразка
Склад скла, % мол. Співвідношення
Eg, еВ
P2O5 Na2O MoO3 GeO2 Na/Mo Mo/Ge
1 45,0 45,0 0,0 10,0 – 0,00 3,53
2 42,5 42,5 5,0 10,0 8,50 0,50 3,51
3 40,0 40,0 10,0 10,0 4,00 1,00 3,49
4 37,5 37,5 15,0 10,0 2,50 1,50 3,47
5 35,0 35,0 20,0 10,0 1,75 2,00 3,46
6 32,5 32,5 25,0 10,0 1,30 2,50 3,44
7 30,0 30,0 30,0 10,0 1,00 3,00 3,42
Для зразків скла, що містять 5 та 30% мол.
MoO3, методом рентгенографії порошку
підтверджено рентгенаморфості отрима-
них стекол у діапазоні кутів 2ʘ = 5–60°. Ха-
рактеристичне для фосфатних стекол гало
знаходиться в області 2ʘ = 25–35° (рис. 1б).
Розглянемо детальніше вплив кількості
введеного MoO3 у склад скла на густину
отриманого аморфного матеріалу (рис. 1в).
Так, збільшення вмісту молібден(VI) окси-
ду від 5 до 15% мол. практично не впливає
на густину отриманого скла. Така законо-
мірність пояснюється збільшенням частки
груп MoO4
2- у складі скла, що вбудовується
у вже існуючі полімерні метафосфатні лан-
цюги. При збільшенні вмісту MoO3 в межах
20,0–30,0% мол відповідає пропорційному
зростанню густини скла від 2,51 до 2,58 г/
см3, що вказує на збільшення координацій-
ного числа молібдену з 4 до 6, що відповідає
за додаткові точки зшивання метафосфат-
них ланцюгів у точках MoO6
6-. Зміну коор-
динаційного оточення для модифікатора
раніше було детально розглянуто в [14].
Ширину забороненої зони для скла оці-
нено на основі спектрів дифузного відби-
вання, які перераховано в спектри погли-
нання згідно перетворення Кубелки – Мун-
ка. Встановлено, що збільшення вмісту
MoO3 від 5 до 30% мол відповідає за зни-
ження ширини забороненої зони від 3,53
до 3,42 еВ (Таблиця 1).
У результаті дослідження встановлено,
що за умови витримки розплавів складу
(45-0.5x)P2O5-xMoO3-10,0GeO2-(45-0.5x)
Na2O розчинність оксиду європію збільшу-
ється зі збільшенням вмісту MoO3. Оптич-
но прозоре скло вдалося отримати для сис-
теми складу 39,5P2O5-10MoO3-10,0GeO2-
39,5Na2O–1Eu2O3, спектр дифузного від-
биття та спектр люмінесценції якого наве-
дено на рис. 2.
29https://ucj.org.ua
М. С. Слободяник, Ю. О. Тітов УХЖ № 11 / ТОМ 90
Рис.1. а) ІЧ-спектри стекол (45-0.5x)P2O5-xMoO3 -10,0GeO2 -(45-0.5x)Na2O (x = 0,0-30,0),
де номер кривої відповідає номеру зразка в таблиці 1; (б) рентгенограми зразків, що містять 5%
(крива 1) та 30% мол MoO3 (крива 2), скла 39,5P2O5-10MoO3 -10,0GeO2 -39,5Na2O – 1Eu2O3 (крива 3);
в) вплив концентрації MoO3 на густину отриманих аморфних матеріалів
Fig. 1. a) IR spectra of glasses (45-0.5x)P2O5-xMoO3 -10,0GeO2 -(45-0.5x)Na2O (x = 0,0-30,0), where the
curve number corresponds to the sample number inTable 1; b) X-ray diffraction patterns of samples con-
taining 5% (curve 1) and 30% mol MoO3 (curve 2), glass 39.5P2O5-10MoO3-10.0GeO2-39.5Na2O-1Eu2O3
(curve 3); c) the effect of MoO3 concentration on the density of the obtained amorphous materials.
Рис. 2. Спектр дифузного відбиття (а) та спектр люмінесценції при λзб= 395 нм
та Т = 300 К скла 39,5P2O5-10MoO3 -10,0GeO2 -39,5Na2O – 1Eu2O3
Fig. 2 Diffuse reflection spectrum (a) and luminescence spectrum at λexc= 395 nm and T = 300 K
of the composition 39.5P2O5-10MoO3-10.0GeO2-39.5Na2O-1Eu2O3.
30 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
ВПЛИВ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ АТОМІВ НА БУДОВУ СПОЛУК ТИПУ An+1BnO3n+1НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Спектр дифузного відбиття легованого
скла наведено на рис. 2 а. Варто відміти-
ти, що навіть за незначного вмісту Eu2O3 у
спектрі присутня смуга низької інтенсив-
ності при 393 нм, яку відносять до 7F0→5L6
електронного переходу [16].
У спектрі люмінесценції скла 39,5P2O5-
10MoO3-10,0GeO2-39,5Na2O–1Eu2O3, отри-
маного при збудженні 395 нм та за кімнат-
ної температури, найбільш інтенсивними
є смуги з максимумом при 595, 615, 648
та 705 нм, що відносяться до випроміню-
вальних електронних переходів йона єв-
ропію(ІІІ). Найвищу інтенсивність має
смуга при 615 нм, що відноситься до елек-
трон-дипольного переходу 5D0→7F2. До маг-
нітно-дипольного переходу 5D0→7F1 відно-
сять смугу 595 нм. Оскільки електрон-ди-
польний електронний перехід є чутливим
до найближчого координаційного оточен-
ня центра світіння, співвідношення інте-
гральної інтенсивності 5D0→7F2 до 5D0→7F1
прийнято вважати кількісним параметром,
який показує ступінь асиметрії кисневого
оточення у матриці, в якій йон європію(ІІІ)
розташований [17]. У випадку досліджено-
го скла величину R = I(5D0→7F2)/I(5D0→7F1)
визначено як 2,5.
ВИСНОВКИ. Вперше розглянуто вплив
MoO3 як модифікатора на будову та власти-
вості натрій-фосфатно-германатних стекол.
На основі встановлених закономірностей
одержання фосфатно-германатного скла,
що модифіковано оксидом молібдену(VI)
(45-0.5x)P2O5-xMoO3-10,0GeO2-(45-0.5x)
Na2O (x = 0,0–30,0) показано, що збільшен-
ня концентрації MoO3 від 20 до 30% мол
призводить до збільшення густини отри-
маного скла від 2,51 до 2,58 г/см3, збільшен-
ня гігроскопічності отриманих аморфних
матеріалів та зниження розчинності щодо
Eu2O3 за ізотермічної витримки 1000 °С.
Показано, що найбільш перспективним для
моделювання червоних люмінофорів є скло
39,5P2O5-10MoO3-10,0GeO2-39,5Na2O-1Eu2O3,
яке ефективно збуджується УФ-випромі-
нюванням. Серед спектральних особли-
востей отриманого люмінесцентного скла
варто відмітити такі особливості: 1) в об-
ласті 550–650 нм демонструє високоінтен-
сивні смуги електронних переходів 5D0→7F1
(595 нм) та 5D1→7F2(614 нм), які характерні
значною асиметрією в будові; б) відсутність
штарківського розщеплення відповідних
електронних переходів у діапазоні 550–
750 нм підтверджує аморфну природу фос-
фатно-германатних систем (45-0.5x)P2O5-
xB2O3-10,0MoO3-(45-0.5x)Na2O (x = 0,0-30,0).
Максимум випромінювання отриманого
скла лежить в області 615 нм, що вказує на
перспективу застосування отриманих сте-
кол у складі червоних люмінофорів.
Роботу виконано за підтримки Мі-
ністерства освіти і науки України
(грант 0122U001959).
31https://ucj.org.ua
М. С. Слободяник, Ю. О. Тітов УХЖ № 11 / ТОМ 90
EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND
LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM
PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES
CONTAINING EUROPIUM(III).
K. V. Terebilenko, Y. V. Pashynskyi,
M. S. Slobodyanik
1Taras Shevchenko National University of Kyiv,
64/13 Volodymyrska st., 01601 Kyiv, Ukraine
*е-mail: kterebilenko@gmail.com
This study investigates there gularities of
obtaining phosphate-germanate glass modi
fied with molybdenum(VI) oxide, with the
following composition: (45-0.5x)P2O5-xMoO3-
10.0GeO2-(45-0.5x)Na2O (x = 0.0-30.0). It was
found that an increase in the concentration of
MoO3from 5 to 30 mol% leads to a reduction in
the width of the forbidden band of there sulting
amorphous materials, from 3.53 eV to 3.42 eV.
This change is accompanied by a decrease in
hygroscopicity and an enhancement in solu-
bility with respect to Eu2O3 when subjected to
is other maltreatment at 1000 °C for 4 hours.
The effect of MoO3 on the structure of phos-
phate-germanate glass has been examined for
the first time. Within the molybdenum content
range of 5–15 mol%, MoO3 is incorporated in
to the existing polyphosphate chains, which
results in structural modifications. However,
when the MoO3 content reaches 15–30 mol%,
the density of the glass increases from ρ = 2.51
to 2.58 g/cm3. This change is attributed to the
formation of additional chains, facilitated by
the higher coordination capacity of MoO6
6-
compared to phosphate groups. The study also
demonstrated that the glass structure under
goes significant changes as a result of increas-
ing molybdenum content, which plays a key-
role in the net work formation. The method of
rapid cooling of a salt melt was used to pro-
duce the phosphate-germanate glass, followed
by quenching of the samples on a copper plate.
The resulting glass materials were characteri
zed by a combination of advanced techniques,
including in frared (IR) and luminescence
spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy,
and X-raypowder diffraction analysis, provid-
ing comprehensive insights in to their struc-
tural and optical properties.
It has been shown that the most promising
material for modeling red phosphors is the
glass 39.5P2O5-10MoO3-10.0GeO2-39.5Na2O-
1Eu2O3, which is effectively excited by UV
radiation. Among the spectral features of
the obtained luminescent glass, the follow-
ing characteristics should be noted: 1) In the
range of 550–650 nm, it demonstrates highly
intense bands of electronic transitions 5D0→7F1
(595 nm) and 5D1→7F2 (614 nm), which are
characterized by significant asymmetry in
structure; b) the absence of Stark splitting of
the corresponding electronic transitions in the
range of 550–750 nm confirms the amorphous
nature of phosphate-germanate systems. The
emission maximum of the obtained glass lies
in the range of 615 nm, indicating the poten-
tial application of the obtained glasses in red
phosphors.
Key words: phosphateglass; meltingme
thod; germanium(IV) oxide; molybdenum
oxide, luminescence; europium.
ЛІТЕРАТУРА
1. Shang C., Li X., Wei R., Liu X., Xu S., Zhang J.
Research progress of metal oxide glass anode
materials for lithium-ionbatteries: A Review.
32 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
ВПЛИВ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ АТОМІВ НА БУДОВУ СПОЛУК ТИПУ An+1BnO3n+1НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
J. Non-Cryst. Solids. 2023. 618. P. 122547.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2023.122547
2. Keshavamurthy K., Swetha B. N., Al‒Harbi
F. F., Jagannath G., Almuqrin A. H., Sayyed
M. I., Rao S. V. Improved near‒infrared nonlin-
ear optical properties of Sm3+ containing borate
glasses: Effect of silver nanoparticles concent
ration. Opt.Mater. 2021. 122. P. 111804.
doi:10.1016/j.optmat.2021.111804
3. Alharshan G. A., Elamy M. I., Said S. A.,
Mahmoud A. M. A., Elsad R. A., Nabil I. M.,
Ebrahem N. M. Effect of lanthanum oxide on
the radiation-shielding, dielectric, and physical
properties of lithium zinc phosphate glasses.
'Radiat. Phys. Chem. 2024. 224. P. 112053.
doi:10.1016/j.radphyschem.2024.112053
4. Soriano-Romero O., Huerta E. F., Meza-Rocha
A. N., Caldiño U. Orange and yellow emissions
through Sm3+ and Tb3+/Sm3+ doped potassi-
um-zinc phosphate glasses for WLED applica-
tions. Ceram.Int. 2023. 49(22). P. 36353–36359.
doi:10.1016/j.ceramint.2023.08.319
5. Ullah I., Rooh G., Khattak S. A., Kothan S.,
Kaewkhao J., Khan I. Effectivered-orange lu-
mine scence and energy transfer from Gd3+to
Eu3+ in lithium gadolinium magnesium borate
for optical devices. J. Non-Cryst. Solids. 2021.
569. P. 120927.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2021.120927
6. Wang W., Chen Z., Yu G., Zhang Y., Jiang C.,
Qiu, J. Ultra‐Broadband Near‐Infrared Lumi-
nescence from a Vanadium‐Activated Phosphate
Glass. Adv.Opt.Mater. 2024. 12(22). P. 2300413.
doi:10.1002/adom.202300413
7. Hoppe U., Walter G., BrowR. K., &Wyckoff N.
P. Structural model of K2O-GeO2-P2O5 glasses
based on diffraction results. Adv. Mater. Res.
2008. 39: P. 69–72.
Doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.39-40.69
8. Hoppe U., Wyckoff N. P., Brow R. K., VonZim-
mermann M., &Hannon A. C. (2014). Struc-
tureof Na2O–GeO2–P2O5glassesby X-ray and
neutron diffraction. J. Non-Cryst. Solids. 2014.
390. P. 59–69.
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2014.02.013
9. Marijan S., Razum M., SklepićKerhač K., Moš
ner P., Koudelka L., Pisk J., Pavić, L. The Crys-
tallization Behavior of a Na2O-GeO2-P2O5 Glass
System: A (Micro) Structural, Electrical, and
Dielectric Study. Materials. 2024. 17(2). P. 306.
doi:10.3390/ma17020306
10. Terebilenko K. V., Slobodyanik N. S., Ogorod
nyk I. V., &Baumer V. N. Crystallizationof
MIGe2(PO4)3 (MI–Na, K, Ag) from molten
phosphatemedia. Cryst. Res. Technol. 2014.
49(4). P. 227–231.
doi:10.1002/crat.201300367
11. Alzahrani J. S., Alrowaili Z. A., Eke C., Al-Qai-
si S., Alsufyani S.J., Olarinoye I. O., Al-Buriahi
M. S. Tb3+-doped GeO2-B2O3–P2O5–Zn Omag-
neto-optical glasses: Potential application as
gamma-radiation absorbers. Radiat. Phys.
Chem. 2023. 208. P. 110874.
doi:10.1016/j.radphyschem.2023.110874
12. Kashif I., Ratep A. Luminescencein Er3+ co-
doped bismuth germinate glass–ceramics for
blue and green emitting applications. J. Korean
Ceram. Soc. 2023. 60(3). P. 511–526.
doi:10.1007/s43207-022-00281-2
13. Alonso L. M., García‐Menocal J. Á. D., Ayme
rich M. T., Guichard J. A. A., García‐Vallés M.,
Manent S. M., & Ginebra M.P. Calcium phos-
phate glasses: Silanation process and effect on
the bioactivity behavior of glass‐PMMA com-
posites. J BiomedMaterRes B ApplBiomater.
2014. 102(2). P. 205–213.
doi: 10.1002/jbm.b.32996
14. Sukenaga S., Unozawa H., Chiba Y., Tashiro M.,
Kawanishi S., &Shibata H. In corporation limit
of MoO3 in sodium borosilicate glasses. J. Am.
Ceram. Soc. 2023. 106(1): P. 293–305.
doi:10.1111/jace.18760
15. Ottoboni F. S., Poirier G., Cassanjes F.C., Mes-
saddeq Y., & Ribeiro S. J. Crystallization study
of molybdate phosphate glasses by thermal
analysis. J. Non-Cryst. Solids. 2009. 355(45–47).
P. 2279–2284.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2009.07.026
33https://ucj.org.ua
М. С. Слободяник, Ю. О. Тітов УХЖ № 11 / ТОМ 90
16. Swapna K., Mahamuda S., Rao A. S., Sasikala
T., Packiyaraj P., Moorthy L. R., &Prakash G. V.
Luminescence characterization of Eu3+ doped
Zinc Alumino Bismuth Borate glasses for vi
sible red emission applications. J. Lumin. 2014.
156. P. 80–86.
DOI:10.1016/j.jlumin.2014.07.022
17. Reisfeld R., Zigansky E., Gaft M. Europium
probe for estimation of site symmetry in glass
films, glasses and crystals. Mol. Phys. 2004.
102(11–12). P. 1319–1330.
DOI:10.1080/00268970410001728609
REFERENCES
1. Shang C., Li X., Wei R., Liu X., Xu S., Zhang J.
Research progress of metal oxide glass anode
materials for lithium-ionbatteries: A Review. J.
Non-Cryst. Solids. 2023. 618: 122547.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2023.122547
2. Keshavamurthy K., Swetha B. N., Al‒Harbi F. F.,
Jagannath G., Almuqrin A. H., Sayyed M. I.,
Rao S. V. Improved near‒infrared nonlinear
optical properties of Sm3+ containing borate
glasses: Effect of silver nanoparticles concent
ration. Opt.Mater. 2021. 122: 111804.
doi:10.1016/j.optmat.2021.111804
3. Alharshan G. A., Elamy M. I., Said S. A., Mah
moud A. M. A., Elsad R. A., Nabil I. M., Ebra-
hem N. M. Effect of lanthanum oxide on the
radiation-shielding, dielectric, and physical
properties of lithium zinc phosphate glasses.
'Radiat. Phys. Chem. 2024. 224: 112053.
doi:10.1016/j.radphyschem.2024.112053
4. Soriano-Romero O., Huerta E. F., Meza-Rocha
A. N., Caldiño U. Orange and yellow emissions
through Sm3+ and Tb3+/Sm3+ doped potassi-
um-zinc phosphate glasses for WLED applica-
tions. Ceram.Int. 2023. 49(22): 36353–36359.
doi:10.1016/j.ceramint.2023.08.319
5. Ullah I., Rooh G., Khattak S. A., Kothan S.,
Kaewkhao J., Khan I. Effectivered-orange lu-
mine scence and energy transfer from Gd3+to
Eu3+ in lithium gadolinium magnesium borate
for optical devices. J. Non-Cryst. Solids. 2021.
569: 120927.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2021.120927
6. Wang W., Chen Z., Yu G., Zhang Y., Jiang C.,
Qiu, J. Ultra‐Broadband Near‐Infrared Lumi-
nescence from a Vanadium‐Activated Phospha
te Glass. Adv.Opt.Mater. 2024. 12(22): 2300413.
doi:10.1002/adom.202300413
7. Hoppe U., Walter G., Brow R. K., & Wyckoff N.
P. Structural model of K2O-GeO2-P2O5 glasses
based on diffraction results. Adv. Mater. Res.
2008. 39:69–72.
Doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.39-40.69
8. Hoppe U., Wyckoff N. P., Brow R. K., von Zim-
mermann M., & Hannon A. C. Structure of
Na2O–GeO2–P2O5 glasses by X-ray and neutron
diffraction. J. Non-Cryst. Solids. 2014. 390: 59–69.
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2014.02.013
9. Marijan S., Razum M., SklepićKerhač K., Moš
ner P., Koudelka L., Pisk J., Pavić, L. The Crys-
tallization Behavior of a Na2O-GeO2-P2O5 Glass
System: A (Micro) Structural, Electrical, and Di-
electric Study. Materials. 2024. 17(2): 306.
doi:10.3390/ma17020306
10. Terebilenko K. V., Slobodyanik N. S., Ogo-
rodnyk I. V., &Baumer V. N. Crystallization-
of MIGe2(PO4)3 (MI–Na, K, Ag) from molten
phosphatemedia. Cryst. Res. Technol. 2014.
49(4): 227–231.
doi:10.1002/crat.201300367
11. Alzahrani J. S., Alrowaili Z. A., Eke C., Al-Qai-
si S., Alsufyani S.J., Olarinoye I. O., Al-Buriahi
M. S. Tb3+-doped GeO2-B2O3–P2O5–Zn Omag-
neto-optical glasses: Potential application as
gamma-radiation absorbers. Radiat. Phys.
Chem. 2023. 208: 110874.
doi:10.1016/j.radphyschem.2023.110874
12. Kashif I., Ratep A. Luminescencein Er3+ co-
doped bismuth germinate glass–ceramics for
blue and green emitting applications. J. Korean
Ceram. Soc. 2023. 60(3): 511–526.
doi:10.1007/s43207-022-00281-2
13. Alonso L. M., García‐Menocal J. Á. D., Ayme
rich M. T., Guichard J. A. A., García‐Vallés
M., Manent S. M., & Ginebra M.P. Calcium
34 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2024
ВПЛИВ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ АТОМІВ НА БУДОВУ СПОЛУК ТИПУ An+1BnO3n+1НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
phosphate glasses: Silanation process and effect
on the bioactivity behavior of glass‐PMMA
composites. J BiomedMaterRes B ApplBioma-
ter. 2014. 102(2): 205–213.
doi: 10.1002/jbm.b.32996
14. Sukenaga S., Unozawa H., Chiba Y., Tashiro M.,
Kawanishi S., &Shibata H. In corporation limit
of MoO3 in sodium borosilicate glasses. J. Am.
Ceram. Soc. 2023. 106(1): 293–305.
doi:10.1111/jace.18760
15. Ottoboni F. S., Poirier G., Cassanjes F.C., Mes-
saddeq Y., & Ribeiro S. J. Crystallization study
of molybdate phosphate glasses by thermal
analysis. J. Non-Cryst. Solids. 2009. 355(45–47):
2279–2284.
doi:10.1016/j.jnoncrysol.2009.07.026
16. Swapna K., Mahamuda S., Rao A. S., Sasika-
la T., Packiyaraj P., Moorthy L. R., &Prakash
G. V. Luminescence characterization of Eu3+
doped Zinc Alumino Bismuth Borate glasses
for visible red emission applications. J. Lumin.
2014. 156: 80–86.
DOI:10.1016/j.jlumin.2014.07.022
17. Reisfeld R., Zigansky E., Gaft M. Europium
probe for estimation of site symmetry in glass
films, glasses and crystals. Mol. Phys. 2004.
102(11–12): 1319–1330.
DOI:10.1080/00268970410001728609
Стаття надійшла 09.06.2024.
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-699 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:12:26Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/05/e13f71cb29d43e884d638918cb1c8d05.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-6992026-07-22T08:23:55Z EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) Terebilenko, Kateryna Pashynskyi, Yegor Slobodyanik, Mykola phosphateglass; meltingmethod; germanium(IV) oxide; molybdenumoxide, luminescence; europium. This study investigates there gularities of obtaining phosphate-germanate glass modified with molybdenum(VI) oxide, with the following composition: (45-0.5x)P2O5-xMoO3-10.0GeO2-(45-0.5x)Na2O (x = 0.0-30.0). It was found that an increase in the concentration of MoO3from 5 to 30 mol% leads to a reduction in the width of the forbidden band of there sulting amorphous materials, from 3.53 eV to 3.42 eV. This change is accompanied by a decrease in hygroscopicity and an enhancement in solubility with respect to Eu2O3 when subjected to is other maltreatment at 1000 °C for 4 hours. The effect of MoO3 on the structure of phosphate-germanate glass has been examined for the first time. Within the molybdenum content range of 5–15 mol%, MoO3 is incorporated in to the existing polyphosphate chains, which results in structural modifications. However, when the MoO3 content reaches 15–30 mol%, the density of the glass increases from ρ = 2.51 to 2.58 g/cm3. This change is attributed to the formation of additional chains, facilitated by the higher coordination capacity of MoO66- compared to phosphate groups.  The study also demonstrated that the glass structure under goes significant changes as a result of increasing molybdenum content, which plays a keyrole in the net work formation. The method of rapid cooling of a salt melt was used to produce the phosphate-germanate glass, followed by quenching of the samples on a copper plate. The resulting glass materials were characterized by a combination of advanced techniques, including in frared (IR) and luminescence spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy, and X-ray powder diffraction analysis, providing comprehensive insights in to their structural and optical properties. It has been shown that the most promising material for modeling red phosphors is the glass 39.5P2O5-10MoO3-10.0GeO2-39.5Na2O-1Eu2O3, which is effectively excited by UV radiation. Among the spectral features of the obtained luminescent glass, the following characteristics should be noted: 1) In the range of 550–650 nm, it demonstrates highly intense bands of electronic transitions 5D0→7F1 (595 nm) and 5D1→7F2 (614 nm), which are characterized by significant asymmetry in structure; b) the absence of Stark splitting of the corresponding electronic transitions in the range of 550–750 nm confirms the amorphous nature of phosphate-germanate systems. The emission maximum of the obtained glass lies in the range of 615 nm, indicating the potential application of the obtained glasses in red phosphors. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2024-12-27 Article Article Inorganic Chemistry Неорганическая химия Неорганічна хімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/699 10.33609/2708-129X.90.11.2024.25-34 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 90 No. 11 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 25-34 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 90 ##issue.no## 11 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 25-34 Український хімічний журнал; Том 90 № 11 (2024): Ukrainian Chemistry Journal; 25-34 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/699/349 Copyright (c) 2024 Kateryna Terebilenko, Yegor Pashynskyi, Mykola Slobodyanik https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | Terebilenko, Kateryna Pashynskyi, Yegor Slobodyanik, Mykola EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title | EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title_full | EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title_fullStr | EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title_full_unstemmed | EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title_short | EFFECT OF MoO3 ON THE STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES OF SODIUM PHOSPHATE-GERMANATE GLASSES CONTAINING EUROPIUM(III) |
| title_sort | effect of moo3 on the structure and luminescent properties of sodium phosphate-germanate glasses containing europium(iii) |
| topic_facet | phosphateglass; meltingmethod; germanium(IV) oxide; molybdenumoxide luminescence; europium. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/699 |
| work_keys_str_mv | AT terebilenkokateryna effectofmoo3onthestructureandluminescentpropertiesofsodiumphosphategermanateglassescontainingeuropiumiii AT pashynskyiyegor effectofmoo3onthestructureandluminescentpropertiesofsodiumphosphategermanateglassescontainingeuropiumiii AT slobodyanikmykola effectofmoo3onthestructureandluminescentpropertiesofsodiumphosphategermanateglassescontainingeuropiumiii |