Aluminato de estroncio - Strontium aluminate

Aluminato de estroncio
Polvo de óxido de silicato-aluminato de estroncio dopado con europio bajo luz visible, luz ultravioleta de onda larga y en oscuridad total.
Nombres
Nombre IUPAC
Oxígeno de dialuminio estroncio (2-)
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
Tarjeta de información ECHA 100.031.310 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • InChI = 1S / 2Al.5O.2Sr / q2 * + 3; 5 * -2; 2 * + 2
  • [O-2]. [O-2]. [O-2]. [O-2]. [O-2]. [Al + 3]. [Al + 3]. [Sr + 2]. [Sr +2]
Propiedades
SrAl
2
O
4
Masa molar 205,58 g / mol
Apariencia Polvo amarillo pálido
Densidad 3,559 g / cm 3
Estructura
Monoclínica
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El aluminato de estroncio es un compuesto de aluminato con la fórmula química SrAl
2
O
4
(a veces escrito como SrO · Al
2
O
3
). Es un polvo cristalino monoclínico de color amarillo pálido que es inodoro y no inflamable. Cuando se activa con un dopante adecuado (por ejemplo , europio , escrito como Eu: SrAl
2
O
4
), actúa como un fósforo fotoluminiscente con una larga persistencia de la fosforescencia .

Los aluminatos de estroncio existen en una variedad de otras composiciones que incluyen SrAl
4
O
7
(monoclínico), Sr
3
Alabama
2
O
6
( cúbico ), SrAl
12
O
19
( hexagonal ) y Sr
4
Alabama
14
O
25
( ortorrómbico ). Las diferentes composiciones provocan que se emitan diferentes colores de luz.

Historia

Los materiales fosforescentes se descubrieron en la década de 1700 y la gente los ha estado estudiando y mejorando a lo largo de los siglos. Los aluminatos de estroncio son ahora el material fosforescente más brillante y duradero disponible comercialmente.

Para muchos propósitos basados ​​en fosforescencia, el aluminato de estroncio es un fósforo superior a su predecesor, el sulfuro de zinc activado por cobre , siendo aproximadamente 10 veces más brillante y 10 veces más brillante. Se usa con frecuencia en objetos que brillan en la oscuridad , donde desplaza al Cu: ZnS más barato pero menos eficiente que muchas personas reconocen con nostalgia; esto es lo que hizo brillar las pegatinas de 'estrellas que brillan en la oscuridad'.

Los avances en la comprensión de los mecanismos fosforescentes, así como los avances en la formación de imágenes moleculares, han permitido el desarrollo de aluminatos de estroncio novedosos y de última generación.

Propiedades

Los fósforos de aluminato de estroncio producen tonos verdes y aguamarina , donde el verde da el brillo más alto y el aguamarina el tiempo de brillo más prolongado. Se pueden utilizar diferentes aluminatos como matriz huésped. Esto influye en la longitud de onda de emisión del ion europio, por su interacción covalente con los oxígenos circundantes y la división del campo cristalino de los niveles de energía orbital 5d .

Las longitudes de onda de excitación para el aluminato de estroncio oscilan entre 200 y 450 nm, y las longitudes de onda de emisión oscilan entre 420 y 520 nm. La longitud de onda de su formulación verde es de 520 nm, su versión aqua o azul verdosa emite a 505 nm y su azul emite a 490 nm. El aluminato de estroncio también se puede formular para fosforescencia en longitudes de onda más largas (de amarillo a rojo), aunque dicha emisión suele ser más tenue que la de la fosforescencia más común en longitudes de onda más cortas.

Para aluminatos dopados con europio-disprosio, las longitudes de onda de emisión máxima son 520 nm para SrAl
2
O
4
, 480 nm para SrAl
4
O
7
y 400 nm para SrAl
12
O
19
.

Eu 2+ , Dy 3+ : SrAl
2
O
4
es importante como fósforo persistentemente luminiscente para aplicaciones industriales. Puede producirse mediante un proceso asistido por sales fundidas a 900 ° C.

El tipo más descrito es el estequiométrico de emisión verde (aprox. 530 nm) Eu 2+ : SrAl
2
O
4
. Eu 2+ , Dy 3+ , B: SrAl
2
O
4
muestra un resplandor significativamente más prolongado que el material dopado solo con europio. El dopante Eu 2+ muestra un alto resplandor, mientras que Eu 3+ casi no lo tiene. Mn policristalino : SrAl
12
O
19
se utiliza como fósforo verde para pantallas de plasma y, cuando está dopado con praseodimio o neodimio , puede actuar como un buen medio láser activo . Sr
0,95
Ce
0,05
Mg
0,05
Alabama
11,95
O
19
es un fósforo que emite a 305 nm, con una eficiencia cuántica del 70%. Se pueden preparar varios aluminatos de estroncio mediante el proceso sol-gel .

Las longitudes de onda producidas dependen de la estructura cristalina interna del material. Ligeras modificaciones en el proceso de fabricación (el tipo de atmósfera reductora, pequeñas variaciones de estequiometría de los reactivos, adición de carbono o haluros de tierras raras ) pueden influir significativamente en las longitudes de onda de emisión.

El fósforo de aluminato de estroncio generalmente se cuece a aproximadamente 1250 ° C, aunque son posibles temperaturas más altas. Es probable que la exposición posterior a temperaturas superiores a 1090 ° C provoque la pérdida de sus propiedades fosforescentes. A temperaturas de cocción más altas, el Sr
3
Alabama
2
O
6
sufre transformación a SrAl
2
O
4
.


Aluminato de estroncio dopado con cerio y manganeso (Ce, Mn: SrAl
12
O
19
)
muestra intensa fosforescencia de banda estrecha (22 nm de ancho) a 515 nm cuando se excita con radiación ultravioleta (línea de emisión de mercurio de 253,7 nm, en menor grado 365 nm). Puede utilizarse como fósforo en lámparas fluorescentes en fotocopiadoras y otros dispositivos. Una pequeña cantidad de silicio que sustituye al aluminio puede incrementar la intensidad de emisión en aproximadamente un 5%; la composición preferida del fósforo es Ce
0,15
Minnesota
0,15
: SrAl
11
Si
0,75
O
19
.


Sin embargo, el material tiene una gran dureza, lo que provoca abrasión en la maquinaria utilizada para procesarlo; Los fabricantes frecuentemente cubren las partículas con un lubricante adecuado cuando las agregan a un plástico. El revestimiento también evita que el fósforo se degrade con el tiempo.

La intensidad del brillo depende del tamaño de las partículas; generalmente, cuanto más grandes son las partículas, mejor es el brillo.

Material estructural

El cemento de aluminato de estroncio se puede utilizar como material estructural refractario . Puede prepararse sinterizando una mezcla de óxido de estroncio o carbonato de estroncio con alúmina en una proporción aproximadamente equimolar a aproximadamente 1500 ° C. Puede utilizarse como cemento para hormigón refractario para temperaturas de hasta 2000 ° C, así como para blindaje contra las radiaciones . El uso de cementos de aluminato de estroncio está limitado por la disponibilidad de materias primas.

Se han examinado aluminatos de estroncio como materiales propuestos para la inmovilización de productos de fisión de desechos radiactivos , a saber, el estroncio 90 . Las nanopartículas de aluminato de estroncio dopado con europio se proponen como indicadores de tensiones y fisuras en los materiales, ya que emiten luz cuando se someten a tensiones mecánicas ( mecanoluminiscencia ). También son útiles para fabricar nanodispositivos mecano-ópticos. Se necesitan partículas no aglomeradas para este propósito; son difíciles de preparar de forma convencional pero se pueden preparar mediante pirólisis por pulverización ultrasónica de una mezcla de acetilacetonato de estroncio , acetilacetonato de aluminio y acetilacetonato de europio en atmósfera reductora (argón con 5% de hidrógeno).

Aplicaciones industriales y comerciales

Los pigmentos de resplandor a base de aluminato de estroncio se comercializan con numerosas marcas como Core Glow , Super-LumiNova y Lumibrite , desarrolladas por Seiko .

Además, muchas empresas venden productos que contienen una mezcla de partículas de aluminato de estroncio y un "material huésped". Debido a la capacidad casi infinita de recarga, los productos de aluminato de estroncio atraviesan muchas industrias. Algunos de los usos más populares son para el alumbrado público, como el carril bici viral.

Las empresas ofrecen un agregado de mármol industrial mezclado con aluminato de estroncio, para facilitar su uso dentro de los procesos de construcción estándar. Los agregados de mármol brillante a menudo se presionan contra el cemento o el asfalto durante las etapas finales de la construcción .

Barra luminosa reutilizable y no tóxica hecha de partículas de aluminato de estroncio mezcladas con un material endurecible.  Los diferentes colores están hechos de fórmulas de aluminato de estroncio ligeramente diferentes.


Actualmente se están desarrollando alternativas de barras luminosas reutilizables y no tóxicas utilizando partículas de aluminato de estroncio.





La seguridad

Los aluminatos de estroncio se consideran no tóxicos y son biológica y químicamente inertes. MSDS

Se debe tener cuidado al manipular polvos sueltos; puede causar irritación si se inhala o se expone a las membranas mucosas .

Beneficios ambientales en aplicaciones comerciales

El uso de aluminatos de estroncio para la iluminación puede funcionar para minimizar el uso de electricidad y minimizar el exceso de contaminación lumínica . Minimizar la contaminación lumínica tiene beneficios para las personas y para los ecosistemas circundantes. Un ejemplo del uso de iluminación de aluminato de estroncio es alrededor de Peurto Mosquito, una bahía bioluminiscente en Vieques, Peurto Rico. El fideicomiso de conservación eliminó la iluminación eléctrica alrededor de la bahía, lo que estaba afectando negativamente el ritmo circadiano de los organismos que brillaban en la bahía ( pyrodinium bahamense ). Al quitar la iluminación eléctrica e instalar un camino que se iluminó con el sistema de aluminato de estroncio en su lugar, los turistas aún pueden encontrar su camino desde el estacionamiento hasta la bahía, la bioluminiscencia es más visible y más saludable, y los ojos de las personas se vuelven más visibles. más minutos para adaptarse a la oscuridad.

Otro uso de la iluminación de aluminato de estroncio es alrededor del observatorio astrofísico de Lowell . Los observatorios astrofísicos requieren poca iluminación para ver correctamente las estrellas y, a menudo, utilizan las mejores prácticas en iluminación segura contra la contaminación lumínica. Ahora, el observatorio está bordeado de senderos que brillan por la noche, lo que permite a los investigadores y visitantes encontrar su camino de manera segura en la oscuridad, sin el uso de luces eléctricas brillantes.


Referencias

  • RC Ropp Elsevier (6 de marzo de 2013). Enciclopedia de los compuestos alcalinotérreos . Elsevier. pag. 555. ISBN 9780444595508.

enlaces externos