VINICIUS RIBAS DE MORAIS

VINICIUS RIBAS DE MORAIS

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New sol-gel method for synthesis of Dy-doped yttrium disilicate phosphor not from TEOS but sodium silicate solution
2019 - YAMAGATA, CHIEKO; MORAIS, VINICIUS R.; MELLO-CASTANHO, SONIA R.H.
Yttrium disilicate/pyrosilicate (Y2Si2O7), which occurs naturally as yttrialite, is a mixture of rare earth silicates that displays interesting structural properties because of its high refractoriness (mp = 1775 °C) and stability in oxidizing environments. Yttrium disilicate offers a wide band gap and excellent thermal and chemical stability compared to other well-studied phosphors such as ZnS and CdS. It has been shown to be one of the most efficient host lattices for rare earth ions, which substitute Y3+ ions [1, 2]. Yttrium silicates doped with different metallic ions exhibit attractive luminescent properties for potential applications, such as plasma displays, laser materials and high-energy phosphors [3]. The synthesis methods frequently used to obtain Y2Si2O7 are the conventional solid-state reaction, sol-gel and hydrothermal process. The sol–gel process is based on the polycondensation of hydrolyzed alkoxides or colloidal dispersions, therefore non-substituted and substituted silicon alkoxides are used as source of Si, typically Si(OC2H5)4 (TEOS) or CH3–Si(OC2H5)3 (MTEOS). In the present work, a new method to synthesize Dy-doped yttrium disilicate (Dy0,05Y1,95Si2O7) phosphors is proposed using a combination of sol-gel and coprecipitation techniques. The gel of silica particles were obtained by surfactant-assisted sol-gel process [4], from sodium silicate solution, an unusual precursor of Si. Then yttrium and dysprosium were co-precipitated over these particles. Pure α-phase and β-phase of Y2Si2O7 were obtained after calcining the synthesized precursor at 1100°C and 1400°C respectively (Fig. 1). β-phase showed superior luminescence efficiency (Fig. 2).
Novel method for the synthesis of Dy-doped yttrium disilicate phosphors
2018 - YAMAGATA, C.; LEME, D.R.; MORAIS, V.R.
Yttrium disilicate (Y2Si2O7) displays interesting structural properties because of its high refractoriness and stability in oxidizing environments. With its wide band gap and excellent thermal and chemical stability, it has been shown to be one of the most efficient host lattices for rare earth ions, which substitute Y3+ ions. When it is doped with different metallic ions, yttrium silicates exhibit attractive luminescent properties for potential applications, such as plasma displays, laser materials and high-energy phosphors. The use of solid-state reaction for yttrium disilicate synthesis shows disadvantages such as long times and temperatures of processing and formation of undesirable by-products. The objective of this work was to obtain silica (SiO2) nanoparticles by surfactant-assisted sol-gel process, using sodium silicate (Na2SiO3) as Si precursor, and its application on the synthesis of yttrium disilicate-based (Y2Si2O7) phosphors. Yttrium hydroxide was added to obtained silica nanoparticles, by precipitation from yttrium nitrate. Two precursors of yttrium disilicate were prepared: un-doped and doped with dysprosium 2,5 at %, (Y1,95Dy0,05Si2O7). The obtained powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), to identify the polymorphic phases of yttrium disilicate, scanning electron microscopy (SEM), to observation of morphology. and luminescence spectroscopy. It was observed that ?-phase of Y2Si2O7 was obtained at 1300°C and showed sharper luminescence peaks in comparison with ?-phase. 7th International Congress on Ceramics & 62º Congresso Brasileiro de Cerâmica June 17-21, 2018, Foz do Iguaçu - PR - Brazil 626
Silicato de cálcio e magnésio dopado com terras raras para aplicação como material luminescente
2018 - MORAIS, V.R.; LEME, D.R.; YAMAGATA, C.
Nos últimos anos, silicatos de metais alcalinos dopados com terras raras têm sido fortemente pesquisados como uma nova geração de fósforos com persistência luminescente. Comparados com os sulfetos convencionalmente utilizados para esse fim, silicatos apresentam luminescência com maior brilho e duração, alem de maior estabilidade química e menor custo. No presente trabalho, fósforos à base de silicatos de cálcio e magnésio (CaxMgSi2O5+x), dopados com Dy3+ foram preparados pela combinação dos métodos sol-gel e coprecipitação. Géis de silica foram obtidos a partir de solução de silicato de sódio. Hidróxidos de Ca, Mg and Dy, precipitados a partir de soluções clorídricas com NaOH, foram adicionados ao gel de sílica. Após lavagem com água destilada para remoção de ions Cl-, o produto foi seco em estufa e calcinado a 1000°C por 2 horas. Os resultados de DRX confirmaram, após a calcinação, a formação da fase diopsita (CaMgSi2O6), fase adequada como host para material luminescente. No espectro de emissão observaram-se picos em 479, 496, 577 e 593 nm, que correspondem, respectivamente, as transições 4F9/2-6H15/2 e 4F9/2-6H13/2 do íon Dy3+. A morfologia do pó foi observada por MEV.
Síntese, caracterização e avaliação da bioatividade da vitrocerâmica no sistema CaO-MgO-SiO2 para engenharia de tecido ósseo
2018 - LEME, D.R.; MORAIS, V.R.; RODAS, A.C.D.; HIGA, O.Z.; MELLO-CASTANHO, S.R.H.; YAMAGATA, C.
Depois da descoberta do bioglass® por Larry Hench, os vitrocerâmicos são estudados por apresentarem bioatividade. Entre as cerâmicas utilizadas para aplicação ortopédica, a do sistema CaO-MgO-SiO2 recebe importante atenção por apresentar propriedades mecânicas melhoradas pela presença do Mg que também auxilia na integração deste material ao tecido vivo. Sabe-se que várias técnicas de síntese podem ser aplicadas na obtenção dos pós cerâmicos de CaO-MgO-SiO2, por exemplo, reação no estado sólido, spray pirólise, coprecipitação e sol-gel. Neste trabalho, gel de sílica foi obtido pelo método sol-gel por reação de catálise ácida, com HCl em solução de silicato de sódio. Em seguida, soluções clorídricas de cálcio e magnésio foram adicionadas para obter uma mistura de gel de Si, Ca2+ e Mg2+. Na mistura, adicionou-se NaOH para precipitar Ca e Mg na forma de hidróxidos. O produto foi filtrado, lavado e seco para obter o pó cerâmico precursor. Após calcinação do pó a 900ºC por 1h, este foi prensado na forma de pastilha e sinterizado a 1200ºC por 2h. O corpo cerâmico obtido foi caracterizado pelas técnicas DRX, FTIR e MEV. Os difratogramas revelaram a presença da fase cristalina diopside como majoritária. A bioatividade do material foi verificada após três dias imersa em SBF (simulated body fluid) e comprovada por FTIR e MEV. Teste de citotoxicidade confirmou viabilidade celular acima de 70%, o que segundo a norma ISO 10993-5 é sancionado como não citotóxico.
Síntese do pó cerâmico CaO-MgO-SiO2 utilizando método sol-gel combinado a precipitação
2018 - LEME, D.; MORAIS, V.; RODAS, A.; HIGA, O.; YAMAGATA, C.
Após a descoberta do bioglass® por Larry Hench, os vitrocerâmicos são estudados por apresentarem bioatividade. Entre as cerâmicas utilizadas na ortopedia, a de CaO-MgO-SiO2 vem recebendo atenção por apresentar propriedades mecânicas melhoradas pela presença do Mg que também auxilia na sua integração com o tecido vivo. Várias técnicas de síntese podem ser aplicadas para obter pós cerâmicos de CaO-MgO-SiO2 , por exemplo, reação no estado sólido, coprecipitação, spray pirólise e sol-gel. Neste trabalho, gel de sílica foi obtido por método sol-gel através de reação de catálise ácida com HCl em solução de silicato de sódio. Em seguida, soluções clorídricas de cálcio e magnésio foram adicionadas para obter uma mistura de gel de Si, Ca2+ e Mg2+. Na mistura adicionou-se NaOH para precipitar hidróxidos de Ca e Mg. O produto foi filtrado, lavado e seco para obter o pó cerâmico precursor. O pó foi calcinado a 900ºC por 1h, prensado na forma de pastilha e sinterizado a 1200ºC por 2h. O corpo cerâmico obtido foi caracterizado por DRX, FTIR e MEV. Resultados de DRX revelaram a presença da fase cristalina diopside como a majoritária. A bioatividade da cerâmica foi verificada após 3 dias imersa em SBF (simulated body fluid). Teste de citotoxicidade confirmou viabilidade celular acima de 70%, o que segundo a norma ISO 10993-5 é sancionado como não citotóxico.
Síntese de biomaterial cerâmico a base de silicatos de Ca e Mg obtidos a partir de Na2SiO3 para indução de hidroxiapatita in vitro
2016 - SILVA, FERNANDO S.; MISSO, AGATHA M.; RODRIGUES, VANESSA G.; MORAIS, VINICIUS R. de; YAMAGATA, CHIEKO
Biomateriais são substâncias de origem natural ou sintética que possuem interação com o organismo vivo estimulando a sua regeneração, reparo ou substituição. Em relação aos outros biomateriais, a cerâmica possui forte interação ao tecido ósseo devido às suas propriedades físicas e químicas. Biocerâmica do sistema CaO-MgO-SiO2 compõe fases cristalinas, tais como aquermanita (Ca2MgSi2O7), volastonita (CaSiO3). Estas fases possuem propriedades de biorreparação e bioatividade em tecido ósseo pela formação de hidroxiapatita (HA) em sua superfície. Neste trabalho, sintetizou-se pó precursor de uma composição de vitro-cerâmica do sistema CaO-MgO-SiO2 , pelo método sol-gel seguido de precipitação. A solução de silicato de sódio (Na2SiO3, fonte de sílica para a síntese, foi obtida a partir da lixívia aquosa do produto de fusão alcalina da zirconita. Inicialmente o gel de sílica foi preparado por catálise ácida da solução de Na2SiO3. Posteriormente, foram precipitados os hidróxidos de Ca e Mg no gel formado. Após tratamentos térmicos de secagem e calcinação obteve-se o pó cerâmico precursor do sistema CaO-MgO-SiO2. O corpo cerâmico foi sinterizado a 1200ºC, que foi submetido ao teste de bioatividade, in vitro, por imersão em SBF (Simulated Blood Fluid) por 21 dias, para verificar o desenvolvimento de HA na superfície da amostra. Análises de caracterização, tais como, difração de raio x; microscopia eletrônica de varredura; espectroscopia de energia dispersiva e espectroscopia de infravermelho confirmaram a presença de fases bioativas como volastonita(CaSiO3), aquermanita (Ca2MgSi2O7) e silicato dicálcico (Ca2SiO4).
Silicato de lantânio tipo apatita obtido por método sol-gel modificado a partir da reação de catálise básica de silicato de sódio
2016 - SILVA, F.S.; MORAIS, V.R.; MISSO, A.M.; YAMAGATA, C.
A descoberta da condutividade de iônica, na estrutura oxiapatita de silicatos de terras raras, despertou inúmeros estudos, tanto de mecanismo da condutividade, como de síntese destes compostos. Destaca-se como interesse tecnológico, o uso destes materiais como eletrólito em SOFC (solid oxide fuel cell). Dentre os silicatos de terras raras, o silicato de lantânio mostra-se como um material promissor a ser utilizado como eletrólito por apresentar condutividade iônica superior a do eletrólito atualmente utilizado, YSZ (Ytria Stabilized Zirconia), em temperaturas da ordem de 600°C. O método da mistura de pós é geralmente utilizado na síntese de silicato de lantânio. Este processo requer altas temperaturas, além de favorecer o aparecimento de compostos secundários indesejáveis que diminuem consideravelmente a condutividade iônica do material. Neste trabalho, o silicato de lantânio foi sintetizado por um método sol-gel modificado a partir de reação de catálise básica, utilizando Na2SiO3 como fonte de sílica. A relevância do método proposto é o uso de Na2SiO3 e a reação de catálise básica, ao invés de TEOS e catálise ácida, respectivamente, como geralmente é praticado. Os pós obtidos foram caracterizados por DRX, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de área de superfície específica. A fase cristalina apatita do silicato de lantânio foi obtida por calcinação dos precursores a 900° C. Esta temperatura é muito menor do que as de outros métodos convencionais de síntese.
Estudo de síntese de nanopartículas de sílica a partir de matéria-prima inorgânica
2015 - MORAIS, VINICIUS R. de; YAMAGATA, CHIEKO
Synthesis and characterization of Casub(2)MgSisub(2)Osub(7) posphor activated by Eu
2015 - MISSO, AGATHA M.; RODRIGUES, LUCAS C.V.; BRITO, HERMI F.; MORAIS, VINICIUS R.; YAMAGATA, CHIEKO