- Код статьи
- S3034613425030018-1
- DOI
- 10.7868/S3034613425030018
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 51 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 296-312
- Аннотация
- Синтезированы висмутоодержащие композиционные материалы с переменным содержанием серебра путем пропитки матриц из силикатных пористых стекол в подкисленных водно-солевых растворах Bi(NO)·5HO в присутствии AgNO с их последующей тепловой обработкой при 650 или 870 °C и исследованы их люминесцентные свойства. Установлено, что синтезированные материалы обладают фотолюминесценцией в широком спектральном диапазоне (220–900 нм) благодаря присутствию различных активных центров (Bi, Bi, Bi ионы, димеры висмута, висмутовые активные центры, ассоциированные с кремнием, Ag ионы, нанокластеры серебра, кремниевые кислородно-дефицитные центры, =Si центры).
- Ключевые слова
- композиционные материалы высококремнеземное пористое стекло активные центры висмута активные центры серебра фотолюминесценция
- Дата публикации
- 01.03.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 20
Библиография
- 1. Dan H.K., Phan A.-L., Ty N.M., Zhou D., Qiu J. Optical bandgaps and visible/near-infrared emissions of Bi-doped (n = 1, 2, and 3) fluoroaluminosilicate glasses via Ag-K ions exchange process // Opt. Mater. 2021. V. 112. Article 110762. P. 1–8.
- 2. He X., Xu X., Shi Y., Qiu J. Effective enhancement of Bi near-infrared luminescence in silicogermanate glasses via silver–sodium ion exchange // Journal of Non-Crystalline Solids. 2015. V. 409. P. 178–182.
- 3. Deska R., Sadecka K., Olesiak-Bańska J., Matczyszyn K., Pawlak D.A., Samoć M. Nonlinear plasmonics in eutectic composites: Second harmonic generation and two-photon luminescence in a volumetric Bi2O3-Ag metamaterial // Applied Physics Letters. 2017. V. 110. Art. 031102. P. 1–5.
- 4. Krishnan M.L., Neethish M.M., Kumar V.V.R.K., Vendamani V.S., Devi K.D., Mohan D.B., Nandhagol P., Behera N. Photoluminescence & structural studies of Ag: Alkali Bismuth Silicate glasses // Optic. 2023. V. 273. Article 170474. P. 1–10.
- 5. Daniel R.I., Govindaraj R., Bhargav P.B., Chauhan A.K., Ramasamy P. Fabrication of cost-effective lead-free silver bismuth iodide based mesoscopic Rudorffite solar cells // Journal of Solid State Chemistry. 2024. V. 340. Article 125026. P. 1–9.
- 6. Banupriya M., Manimekalai A., Umadevi M., Parimaladevi R., Sagadevan S. Ecologically sustainable removal of pharmaceuticals: A mechanistic study of bismuth sulfide-graphene oxide/silver nanocomposite // Environmental Research. 2024. V. 250. Article 118482. P. 1–10.
- 7. Subramani S., Ramasamy A.K., Rajamanickam G., Chauhan A.K., Perumalsamy R. Fabrication of ambient processed carbon-based inorganic silver bismuth iodide solar cells without any expensive hole transport materials // Inorganic Chemistry Communications. 2024. V. 159. Article 111838. P. 1–9.
- 8. Ajiboye T.O., Mafolasire A.A., Lawrence S.,·Tyhali N.,·Mhlanga S.D. Composite and Pristine Silver Bismuth Sulphide: Synthesis and Up-to-Date Applications // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. 2024. V. 34. P. 433–457.
- 9. Singh S.P., Karmakar B. Single-Step Synthesis and Surface Plasmons of Bismuth-Coated Spherical to Hexagonal Silver Nanoparticles in Dichroic Ag: Bismuth Glass Nanocomposites // Plasmonics. 2011. V. 6. P. 457–467.
- 10. Xu B., Chen P., Zhou S., Hong Z., Hao J., Qiu J. Enhanced broadband near-infrared luminescence in Bi-doped glasses by co-doping with Ag // Journal of Applied Physics 2013. V. 113. Article 183506. P. 1–6.
- 11. Gao X., Shang Y., Liu L., Fu F. Multilayer ultrathin Ag-δ-BiO with ultrafast charge transformation for enhanced photocatalytic nitrogen fixation // Journal of Colloid and Interface Science. 2019. V. 533. P. 649–657.
- 12. Ilves V.G., Gaviko V.S., Murzakaev A.M., Sokovnin S.Y., Svetlova O.A., Zuev M.G., Uimin M.A. Effect of air annealing on structural, textural, thermal, magnetic and photocatalytic properties of Ag-doped mesoporous amorphous crystalline nanopowders BiO // Nano-Structures & Nano-Objects. 2024. V. 39. Article 101319. P. 1–15.
- 13. Premkumar S., Liu D., Zhang Y., Nataraj D., Ramya S., Jin Z., Mamba B.B., Kuvarega A.T., Gui J. Stable Lead-Free Silver Bismuth Iodide Perovskite Quantum Dots for UV Photodetection // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. P. 9141–9150.
- 14. Aslam S., Mustafa F., Ali J. Tuning of defect mediated charge transport in pristine AgBiS nanocrystals probed via temperature dependent photoluminescence (TDPL) emission spectroscopy // Materials Science in Semiconductor Processing. 2025. V. 190. Article 109351. P. 1–8.
- 15. Ohkura T., Fujimoto Y., Nakatsuka M. Local Structures of Bismuth Ion in Bismuth-Doped Silica Glasses Analyzed Using Bi L X-Ray Absorption Fine Structure // J. Am. Ceram. Soc. 2007. V. 90. N11. P. 3596–3600.
- 16. Xu D, Liu Y., Zhang S., Wang Z., Yang W., Guo Q., Chen J. Growth mechanism and SERS effect of Ag nanowire arrays prepared by solid-state ionics method // Solid State Sciences. 2024. V. 157. Article 107718. P. 1–10.
- 17. Zyryanov V.V. Mechanically assisted chemical interaction of doped bismuth oxide with silver // Solid State Ionics. 2022. V. 383. Article 115987. P. 1–5.
- 18. Daniel R.I., Govindaraj R., Bhargav P.B., Krishnan R.A., Chauhan AK., Ramasamy P. Improvement of power conversion efficiency of Pb-free Mesoscopic Rudorffite solar cells by fine-tuning Ag-Bi-I Rudorffite films through binary solvent engineering // Materials Science & Engineering B. 2025. V. 313. Article 117968. P. 1–15.
- 19. de Jong M., Meijerink A. Color tuning of Bi luminescence in barium borates // Journal of Luminescence. 2016. V. 170. P. 240–247.
- 20. Romanov A.N., Grigoriev F.V., Sulimov V.B. Estimation of Bi monocation crystal ionic radius by quantum chemical simulation // Computational and Theoretical Chemistry. 2013. V. 1017. P. 159–161.
- 21. Образцов П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Панфилова А.В., Брунков П.Н. Формирование наночастиц серебра на поверхности силикатных стекол после ионного обмена // Физика и твердого тела. 2013. Т. 55. Вып. 6. С. 1180– 1186. @@ Obraztsov P.A., Nashchekin A.V., Panfilova A.V., Brunkov P.N., Nikonorov N.V., Sidorov A.I. Formation of Silver Nanoparticles on the Silicate Glass Surface after Ion Exchange // Physics of the Solid State. 2013. V. 55. N 6. P. 1272–1278.
- 22. Sadecka K., Toudert J., Surma H.B., Pawlak D.A. Temperature and atmosphere tunability of the nanoplasmonic resonance of a volumetric eutectic-based BiO-Ag metamaterial // Optics Express. 2015. V. 23. N 15. P. 19098–19111.
- 23. Antropova T., Girsova M., Anfimova I., Drozdova I., Polyakova I., Vedishcheva N. Structure and spectral properties of the photochromic quartz-like glasses activated by silver halides // J. Non- Cryst. Solids. 2014. V. 401. P. 139–141.
- 24. Патент 2605711. Способ изготовления люминесцентного висмут-содержащего кварцоидного материала на основе высококремнеземного пористого стекла / Антропова Т.В., Гирсова М.А., Анфимова И.Н., Головина Г.Ф., Куриленко Л.Н., Фирстов С.В.; заявитель и патентообладатель Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова. № 2015117713/05; заявл. 12.05.2015; опубл. 27.12.2016, Бюл. № 36. 17 с.: ил.
- 25. Antropova T.V., Drozdova I.A. Sintering of the optical porous glasses // Optica Applicata. 2003. V. 33. N 1. P. 13–22.
- 26. Skuja L. Optically active oxygen-deficiency-related centers in amorphous silicon dioxide // Journal of Non-Crystalline Solids. 1998. V. 239. N 1–3. P. 16–48.
- 27. Sokolov V.O., Sulimov V.B. Theory of Twofold Coordinated Silicon and Germanium Atoms in Solid Silicon Dioxide // Phys. Stat. Sol. B. 1994. V. 186. N 3. P. 185–198.
- 28. Зацепин А.Ф. Статика и динамика возбужденных состояний кислородно-дефицитных центров в SiO // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. Вып. 6. С. 1104– 1114. @@ Zatsepin A.F. Statics and dynamics of excited states of oxygen-deficient centers in SiO // Physics of the Solid State. 2010.V. 52. N 6. P. 1176–1187.
- 29. Буфетов И.А., Семенов С.Л., Вельмискин В.В., Фирстов С.В., Буфетова Г.А., Дианов Е.М. Оптические свойства висмутовых активных центров в волоконных световодах из плавленого кварца без дополнительных легирующих добавок // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 7. С. 639–641. @@ Bufetov I.A., Semenov S.L., Vel’miskin V.V., Firstov S.V., Bufetova G.A., Dianov E.M. Optical properties of active bismuth centres in silica fibres containing no other dopants // Quantum Electronics. 2010. V. 40. N 7. P. 639–641.
- 30. Фирстова Е.Г., Буфетов И.А., Хопин В.Ф., Вельмискин В.В., Фирстов С.В., Буфетова Г.А., Нищев К.Н., Гурьянов А.Н., Дианов Е.М. Люминесцентные свойства висмутовых активных ИК центров в стеклах на основе SiO в спектральном диапазоне от УФ до ближнего ИК // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 1. С 59–65. @@ Firstova E.G., Bufetov I.A., Khopin V.F., Vel’miskin V.V., Frstov S.V., Bufetova G.A., Nishchev K.N., Gur’yanov A.N., Dianov E.M. Luminescence properties of IR-emitting bismuth centres in SiO-based glasses in the UV to near-IR spectral region // Quantum Electronics. 2015. V. 45. N 1. P. 59–65.
- 31. Devi N.M., Lynrah S.A., Rajkumari R., Singh N.K. Effect of Ag decoration on the photodetection of catalyst-free synthesized vertically oriented SiO NW arrays // Sensors and Actuators A: Physical. 2021. V. 327. Article 112744. P. 1–10.
- 32. Dubrovin V.D., Ignatiev A.I., Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Shakhverdov T.A., Agafonova D.S. Luminescence of silver molecular clusters in photo-thermo-refractive glasses // Optical Materials. 2014. V. 36. N 4. P. 753–759.
- 33. Belharouak I., Weill F., Parent C., Flem G.L., Moine B. Silver particles in glasses of the ‘AgO– ZnO–PO’ system // Journal of Non-Crystalline Solids. 2001. V. 293–295. P. 649–656.
- 34. Cao R., Zhang F., Liao C., Qiu J. Yellow-to-orange emission from Bi-doped RF (R = Ca and Sr) phosphors // Opt. Express. 2013. V. 21. N 13. P. 15728–15733.
- 35. Borsella E., Cattaruzza E., Marchi G. De, Gonella F., Mattei G., Mazzoldi P., Quaranta A., Battaglin G., Polloni R. Synthesis of silver clusters in silica-based glasses for optoelectronics applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 1999. V. 245. P. 122–128.
- 36. Nedyalkov N., Dikovska A., Koleva M., Stankova N., Nikov R., Borisova E., Genova Ts, Aleksandrov L., Iordanova R., Terakawa M. Luminescence properties of laser-induced silver clusters in borosilicate glass // Optical Materials. 2020. V. 100. Article 109618. P. 1–6.
- 37. Kenyon A.J., Trwoga P.F., Pitt C.W. The origin of photoluminescence from thin films of silicon-rich silica // Journal of Applied Physics. 1996. V. 79. N 12. P. 9291–9300.
- 38. Trave E., Cattaruzza E., Gonella F., Calvelli P., Quaranta A., Rahman A., Mariotto G. Ag clustering investigation in laser irradiated ion-exchanged glasses by optical and vibrational spectroscopy // Applied Surface Science. 2012. V. 258. N 23. P. 9399–9403.
- 39. Wang W., Jiang C. Anomalous photoemission in bismuth-doped amorphous solid via selective reduction and energy transfer mechanism investigation // Journal of Alloys and Compounds. 2020. V. 820. Article 153169. P. 1–7.
- 40. Rabin I., Schulze W., Ertl G., Felix C., Sieber C., Harbich W., Buttet J. Absorption and fluorescence spectra of Ar-matrix-isolated Ag3 clusters // Chemical Physics Letters. 2000. V. 320. P. 59–64.
- 41. Tikhomirov V.K., Rodríguez V.D., Kuznetsov A., Kirilenko D., Van Tendeloo G., Moshchalkov V.V. Preparation and luminescence of bulk oxyfluoride glasses doped with Ag nanoclus- ters // Optics Express. 2010. V. 18. N 21. P. 22032–22040.
- 42. Veber A., Cicconi M.R., Puri A., de Ligny D. Optical Properties and Bismuth Redox in Bi- Doped High-Silica Al–Si Glasses // The Journal of Physical Chemistry C. 2018. V. 122. P. 19777–19792.
- 43. Osminkina L.A., Sivakov V.A., Mysov G.A., Georgobiani V.A., Natashina U.А., Talkenberg F., Solovyev V.V., Kudryavtsev A.A., Timoshenko V. Yu. Nanoparticles prepared from porous silicon nanowires for bio-imaging and sonodynamic therapy // Nanoscale Research Letters. 2014. V. 9. Article 463. P. 1–7.
- 44. Образцов А.Н., Тимошенко В.Ю., Окуши Х., Ватанабе Х. Сравнительное исследование оптических свойств пористого кремния и оксидов SiO и SiO // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33. Вып. 3. С. 322–326. @@ Engl.Transl.: Obraztsov A.N., Timoshenko V.Y., Okushi H., Watanabe H. Comparative study of the optical properties of porous silicon and the oxides SiO and SiO // Semiconductors. 1999. V. 33. N 3. P. 323–326.
- 45. Lin G.-R., Lin C.-J., Lin C.-K., Chou L.-J., Chueh Y.-L. Oxygen defect and Si nanocrystal dependent white-light and near-infrared electroluminescence of Si-implanted and plasma-enhanced chemical-vapor deposition-grown Si-rich SiO // Journal of Applied Physics. 2005. V. 97. Article 094306. P. 1–8.
- 46. Терехов В.А., Теруков Е.И., Ундалов Ю.К., Паринова Е.В., Спирин Д.Е., Середин П.В., Минаков Д.А., Домашевская Э.П. Состав и оптические свойства аморфных пленок a-SiOx: H с нанокластерами кремния // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. Вып. 2. С. 212–217. @@ Engl.Transl.: Terekhov V.A., Terukov E.I., Undalov Yu.K., Parinova E.V., Spirin D.E., Seredin P.V., Minakov D.A., Domashevskaya E.P. Composition and optical properties of amorphous SiOx: H films with silicon nanoclusters // Semiconductors. 2016. V. 50. N 2. P. 212–216.
- 47. Lin H., Imakita K., Gui S.C.R., Fujii M. Near infrared emission from molecule-like silver clusters confined in zeolite A assisted by thermal activation // Journal of Applied Physics. 2014. V. 116. Article 013509. P. 1–5.
- 48. Liu J., Liang Y., Yan S., Chen D., Miao S., Xie F., Wang W. Low-energy visible light excitable Bi-activated near-infrared persistent phosphors for information encryption application // Journal of Luminescence. 2022. V. 251. Article 119243. P. 1–8.
- 49. Wang Y., Lei W., Wu S., Niu F., He Q., Shen Y., Li F. Conversion of Bi to Bi in Bi-doped CaSnO ceramic phosphors and trap energy-upconversion of Bi-doped CaSnO for bio-im- aging // Ceramics International. 2023. V. 49. P. 14426–14431.
- 50. Garzon-Roman A., Zuniga-Islas C., Cuate-Gomez D.H., Romero-Lopez A., Rabanal M.E., Calleja-Arriaga W. Morphological, optical and electrical study of PS/Si-ncs heterostructures with an unusual photovoltaic effect // Ceramics International. 2025. V. 51. N 6. P. 8093–8106.
- 51. Индутный И.З., Михайловская Е.В., Шепелявый П.Е., Данько В.А. Видимая фотолюминесценция селективно травленных пористых nc-Si-SiO-структур // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. Вып. 2. С. 218–222. @@ Engl.Transl.: Indutnyi I.Z., Michailovska E.V., Shepeliavyi P.E., Dan’ko V.A. Visible photoluminescence of selectively etched porous nc-Si-SiOx structures // Semiconductors. 2010. V. 44. N 2. P. 206–210.
- 52. Rong gui S. chu, Imakita K., Fujii M., Bai Z., Hayashi S. Near infrared luminescence from bismuth-doped nanoporous silica thin films // Journal of Applied Physics. 2013. V. 114. Article 033524. P. 1–5.
- 53. Rong gui S. chu, Imakita K., Fujii M., Bai Z., Hayashi S. Luminescence properties of Bi-doped oxidized porous silicon thin films // Optical Materials. 2012. V. 34. N 7. P. 1161–1164.
- 54. Zyubin A.S., Glinka Y.D., Mebel A.M., Lin S.H., Hwang L.P., Chen Y.T. Red and near-infrared photoluminescence from silica-based nanoscale materials: Experimental investigation and quantum-chemical modeling // The Journal of Chemical Physics. 2002. V. 116. N 1. P. 281–294.