Development of Approaches to Mass Synthesis of Luminescent Fluoride Nanomaterials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Mass synthesis techniques of photoluminescent β-NaRF4 (R=Y, Er–Lu) nanoparticles by utilizing “topdown” and “bottom-up” technological approaches have been optimized. Technological regimes for high-energy milling of β-NaRF4 polycrystal ingots fabricated by melt directional crystallization have been developed for the synthesis of particles in the size range up to 100 nm with a mass yield of up to 2.5 g per technological process. The subsequent heat treatment of milling nanoobjects in the presence of appropriate trifluoroacetate precursors in a high-boiling organic solvent medium significantly improves their photoluminescent characteristics due to surface passivation. The synthesis of β-NaRF4 nanoparticles by heterogeneous crystallization on ultrafine seed crystals has been developed and optimized. This technique allows to stabilize the growth process and solve the observed synthetic difficulties determined by the polymorphism of this kind of compounds. The simplicity and efficiency of the proposed technology for the mass production of β-NaRF4 nanoparticles based on “heavy” R=Yb, Lu (up to 50 g per synthesis) with a complex “seed–core–shell” structure in a broad size range with controlled morphological and structural characteristics are demonstrated in detail.

About the authors

Alexander V. Koshelev

Shubnikov Institute of Crystallography, KCC&Ph, NRC Kurchatov Institute

Author for correspondence.
Email: avkoshelev03@gmail.com
Russian Federation, 59, bld. 1, Leninsky Ave., Moscow, 119333, Russia

Natalia A. Arkharova

Shubnikov Institute of Crystallography, KCC&Ph, NRC Kurchatov Institute

Email: natalya.arkharova@yandex.ru
Russian Federation, 59, bld. 1, Leninsky Ave., Moscow, 119333, Russia

Denis N. Karimov

Shubnikov Institute of Crystallography, KCC&Ph, NRC Kurchatov Institute

Email: dnkarimov@gmail.com
Russian Federation, 59, bld. 1, Leninsky Ave., Moscow, 119333, Russia

References

  1. D.N. Karimov, P.A. Demina, A.V. Koshelev, V.V. Rocheva, A.V. Sokovikov, A.N. Generalova, V.P. Zubov, E.V. Khaydukov, M.V. Koval'chuk, V.Ya. Panchenko Nanotechnol. Russ., 2020, 15(11), 655. doi: 10.1134/S1995078020060117
  2. Z. Di, B. Liu, J. Zhao, Z. Gu, Y. Zhao, L. Li Sci. Adv., 2020, 6(25), eaba9381. doi: 10.1126/sciadv.aba9381.
  3. V.V. Rocheva, A.V. Koroleva, A.G. Savelyev, K.V. Khaydukov, A.N. Generalova, A.V. Nechaev, A.E. Guller, V.A. Semchishen, B.N. Chichkov, E.V. Khaydukov Sci. Rep., 2018, 8(1), 3663. doi: 10.1038/s41598-018-21793-0.
  4. Y. Zhou, S. Wu, F. Wang, Q. Li, C. He, N. Duan, Z. Wang Chemosphere, 2020, 238, 124648. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.124648.
  5. S. Liu, L. Yan, Q. Li, J. Huang, L. Tao, B. Zhou J. Chem. Eng., 2020, 397, 125451. doi: 10.1016/j.cej.2020.125451.
  6. X. Zhai, J. Li, S. Liu, X. Liu, D. Zhao, F. Wang, D. Zhang, G. Qin, W. Qin Opt. Mater. Express, 2013, 3(2), 270. doi: 10.1364/OME.3.000270.
  7. S. Hao, Y. Shang, D. Li, H. Ågren, C. Yang, G. Chen Nanoscale, 2017, 9(20), 6711. doi: 10.1039/c7nr01008g.
  8. A. Nadort, J. Zhao, E.M. Goldys Nanoscale, 2016, 8(27), 13099. doi: 10.1039/C5NR08477F.
  9. P.P. Fedorov, S.V. Kuznetsov, V.V. Voronov, I.V. Yarotskaya, V.V. Arbenina Russ. J. Inorg. Chem, 2008, 53, 1681. doi: 10.1134/S0036023608110028.
  10. A. Aebischer, M. Hostettler, J. Hauser, K. Krämer, T. Weber, H.U. Güdel, H.B. Bürgi Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 2006, 45(17), 2802. doi: 10.1002/anie.200503966
  11. Q. Liu, Y. Sun, T. Yang, W. Feng, C. Li, F. Li J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(43), 17122. doi: 10.1021/ja207078s.
  12. X. Zhai, S. Liu, Y. Zhang, G. Qin, W. Qin J. Mater. Chem. C, 2014, 2(11), 2037. doi: 10.1039/C3TC31760A.
  13. B. Shen, S. Cheng, Y. Gu, D. Ni, Y. Gao, Q. Su, W. Feng, F. Li Nanoscale, 2017, 9(5), 1964. doi: 10.1039/C6NR07687D.
  14. P.A. Demina, K.V. Khaydukov, V.V. Rocheva, R.A. Akasov, A.N. Generalova, E.V. Khaydukov Photonics, 16(8), 600. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.600.60.
  15. H.X. Mai, Y.W. Zhang, R. Si, Z.G. Yan, L.D. Sun, L.P. You, C.H. Yan J. Am. Chem. Soc., 2006, 128(19), 6426. doi: 10.1021/ja060212h.
  16. R. Shi, X. Ling, X. Li, L. Zhang, M. Lu, X. Xie, L. Huang, W. Huang Nanoscale, 2017, 9(36), 13739. doi: 10.1039/C7NR04877G.
  17. M. Jalili, S. Basatani, M. Ghahari, E. Mohajerani Adv. Powder Technol., 2018, 29(4), 855. doi: 10.1016/j.apt.2018.01.002.
  18. S. Wilhelm, M. Kaiser, C. Würth, J. Heiland, C. Carrillo-Carrion, V. Muhr, O.S. Wolfbeis, W.J. Parak, U. Resch-Genger, T. Hirsch Nanoscale, 2015, 7(4), 1403. doi: 10.1039/C4NR05954A.
  19. W. You, D. Tu, W. Zheng, X. Shang, X. Song, S Zhou, Y. Liu, R. Li, X. Chen Nanoscale, 2018, 10(24), 11477. doi: 10.1039/C8NR03252A.
  20. X. Zhang, Z. Guo, X. Zhang, L. Gong, X. Dong, Y. Fu, Q. Wang, Z. Gu Sci. Rep., 2019, 9(1), 5212. doi: 10.1038/s41598-019-41482-w.
  21. A. Duvel, J. Bednarcik, V. Sepelak, P. Heitjans J. Phys. Chem. C, 2014, 118(13), 7117. doi: 10.1021/jp410018t.
  22. I.I. Buchinskaya, N.A. Ivanovskaya Crystallogr. Rep., 2020, 65, 1013. doi: 10.1134/S1063774520060103.
  23. D. Yuan, G.S. Yi, G.M. Chow J. Mater. Res., 2009, 24(6), 2042. doi: 10.1557/jmr.2009.0258.
  24. D.N. Patel, S.S. Sarkisov, A.M. Darwish, J. Ballato Opt. Express, 2016, 24(18), 21147. doi: 10.1364/OE.24.021147.
  25. A.V. Koshelev, V.V. Grebenev, N.A. Arkharova, A.A. Shiryaev, D.N. Karimov CrystEngComm, 2023, 25(33), 4745. doi: 10.1039/D3CE00642E.
  26. T. Laihinen, M. Lastusaari, L. Pihlgren, L.C. Rodrigues, J. Hölsä J. Therm. Anal., 2015, 121, 37. doi: 10.1007/s10973-015-4609-x.
  27. A. Grzechnik, P. Bouvier, M. Mezouar, M.D. Mathews, A.K. Tyagi, J. Köhler J. Solid State Chem., 2002, 165(1), 159. doi: 10.1006/jssc.2001.9525.
  28. A.V. Koshelev, N.A. Arkharova, K.V. Khaydukov, M.S. Seyed Dorraji, D.N. Karimov, V.V. Klechkovskaya Crystals, 2022, 12(5), 599. doi: 10.3390/cryst12050599.
  29. D. Zhang, Y. Dong, D. Li, H. Jia, W. Qin Nano Res., 2021, 14, 4760. doi: 10.1007/s12274-021-3420-1.
  30. Y. Li, Z. Zhou Chem. Phys. Lett., 2022, 790, 139344. doi: 10.1016/j.cplett.2022.139344.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Koshelev A.V., Arkharova N.A., Karimov D.N.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».