Broadband photoluminescence in a ceramic (Mg2SnO4–SnO2):Cr3+ system

Abstract

This study reports the synthesis and photoluminescence spectroscopic studies of Cr3+-doped Mg2SnO4–SnO2 ceramics. The crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction, and photoluminescence was investigated at room temperature. The diffractogram confirmed the presence of Mg2SnO4 and SnO2 phases. Photoluminescence spectroscopy identified broad and intense emission bands assigned to the Cr3+ cation occupation in octahedral Mg2SnO4 sites and an orange band assigned to SnO2 emission. All spectra were analyzed and interpreted according to crystal field theory and Tanabe–Sugano theory for the d3 electronic configuration. The broad and intense emission band covering the visible/near-infrared region suggests that this system may be a promising material for use as an active medium in a broadband light source at room temperature.

Comparative Study of Sonophotocatalytic, Photocatalytic, and Catalytic Activities of Magnesium and Chitosan-Doped Tin Oxide Quantum Dots

“…The Stokes shift is the wavelength difference between the electronic and PL spectra that occurred due to the loss of vibrational energy in emission spectra. As a result, the wavelength of emission spectra increased and well matched with that in the literature. − SnO 2 shows a single high-intensity emission band in the visible region at 470 nm, which is attributed to the fluorescence phenomenon . Upon addition of CS, the intensity was reduced, suggesting a low carrier recombination rate, and the peak intensity was further decreased by the incorporation of Mg, ascribed to the phosphorescence phenomena.…”

Comparação entre métodos de síntese para obtenção do titanato de magnésio puro e contendo cromo trivalente

“…Já a estrutura do MgTiO3 é do tipo ilmenita, com grupo espacial 𝑅3 ̅ e simetria trigonal, formada por dois sítios octaédricos não equivalentes ocupados ambos pelo Mg 2+ e Ti 4+ , com parâmetros de rede a = b = 5,0567 Å, c = 13,9034 Å (Wechsler & Dreele, 1989). De acordo estudos de sistemas espinéis dopados com Cr 3+ (Santana et al, 2021), o cátion de metal de transição Cr 3+ tem uma configuração eletrônica 3d 3 , e possui preferência de ocupação dos sítios de coordenação octaédrica, e quando coordenado por seis átomos de oxigênio forma o octaedro [CrO6]. Inicialmente, os íons de Cr 3+ poderiam ocupar aleatoriamente as posições do Ti 4+ e do Mg 2+ que se encontram em simetria octaédrica.…”

“…Entretanto, o Cr 3+ possui valência distinta dos cátions da rede, e sua substituição pode causar um descompensação de carga. Do ponto de vista da compensação de carga, Santana et al (2021) mencionam que no Mg2SnO4 (um composto isoestrutural ao Mg2TiO4) a substituição do Mg 2+ pelo Cr 3+ seria a mais favorável, pois seria necessário apenas um elétron para ocorrer a compensação de carga, e este elétron poderia ser compartilhado pelos íons de O 2com o Cr 3+ , gerando uma ligação covalente O 2--Cr 3+ , possibilitando a substituição no sítio do Mg 2+ . Em uma outra possibilidade, Ristić et al (2021) realizaram cálculos de campo cristalino e mencionam que há uma boa concordância entre os níveis de energia do Cr 3+ ocupando as posições do Ti 4+ e os espectros de emissão e refletância obtidos na temperatura ambiente do composto Mg2TiO4:Cr 3+ .…”

“…As transições eletrônicas resultam nos espectros ópticos que são detectados na faixa do visível-infravermelho próximo do espectro eletromagnético. Os espectros observados são típicos de sistemas cristalinos contendo Cr 3+ como íon emissor (Ristić et al, 2021, Santana et al, 2021. Comparando os espectros das amostras puras e contendo Cr 3+ , observamos que há um aumento significativo na emissão do composto quando dopado com cromo trivalente.…”