Investigazione della Luminescenza Persistente in Perovskiti a Base Alogenuro

Abstract

L’obiettivo della tesi è l’investigazione della luminescenza persistente in perovskiti doppie a base alogenuro drogate con catione bivalente (Mn2+). Alcuni materiali luminescenti persistenti sono già commercialmente impiegati per la segnaletica di sicurezza e la decorazione di oggetti comuni, come orologi e articoli giocattolo; le potenziali applicazioni si estendono alla segnaletica stradale, alla fotocatalisi, biomedicina e all’energia solare. Le nuove frontiere della ricerca in quest’ultimo campo studiano la possibilità di immagazzinare la radiazione solare per poterla sfruttare durante la notte. Tra le nuove tecnologie possibili, i materiali a luminescenza persistente rappresentano una giovane e promettente possibilità. Inoltre, da un punto di vista di ricerca di base, i materiali a luminescenza persistente sono molto affascinanti in quanto i fenomeni chimico fisici coinvolti nel processo di luminescenza sono ancora per la maggior parte ignoti. Durante il lavoro di Tesi si è deciso di variare dimensioni delle particelle e stechiometria al fine di osservare se avviene variazione del fenomeno di luminescenza persistente. Sono state sintetizzate perovskiti a cristallo singolo (tramite sintesi idrotermale) e micrometriche (tramite sintesi precipitativa in anti-solvente o a riflusso). La composizione è stata analizzata con spettrometria di emissione ottica a plasma accoppiato induttivamente (ICP-OES), le proprietà strutturali con diffrazione a raggi X (XRD), la morfologia con microscopio ottico (LOM) e microscopio elettronico a scansione (SEM). La luminescenza persistente (PeL) è stata fotografata con fotocamera agli infrarossi e il suo decadimento di intensità in funzione del tempo è stato misurato con un apparato costituito da fotodiodo e amplificatore del segnale. Gli spettri di fotoluminescenza (PL) e di eccitazione di fotoluminescenza (PLE) sono state acquisiti attraverso uno spettrofluorimetro.

The aim of the thesis is the investigation of persistent luminescence in halide-based double perovskites doped with bivalent cation (Mn2+). Some persistent luminescent materials are already commercially employed for safety signage and decoration of everyday objects, such as watches and toy items; potential applications extend to road markings, photocatalysis, biomedicine and solar energy. In the latter field, new research fronts examin the possibility of storing solar radiation to exploit it at night. Among possible new technologies, persistent luminescence materials are a promising young possibility. Moreover, from a basic research point of view, persistent luminescence materials are very appealing because the chemical and physical phenomena involved in the luminescence process are still mostly unknown. During the Thesis work, it was set out to modify particle size and stoichiometry in order to observe whether variation in the phenomenon of persistent luminescence occurs. Single-crystal (via hydrothermal synthesis) and micrometric (via precipitative synthesis in anti-solvent or via reflux synthesis) perovskites were synthesized. Composition was analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), structural properties by X-ray diffraction (XRD), morphology by light optical microscope (LOM) and scanning electron microscope (SEM). Persistent luminescence (PeL) was photographed with infrared camera, and its intensity decay as a function of time was measured with an apparatus consisting of photodiode and signal amplifier. Photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation (PLE) spectra were acquired through a spectrofluorimeter.