Научные труды Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Исследовано влияние замены H2O на D2O в водных растворах LnCl3 на выход радиолюминесценции (РЛ), под действием X-ray, ионов Ln(III) (Ln = Ce, Eu, Gd, Tb, Dy) в сравнении с влиянием этой замены на выход их фотолюминесценции (ФЛ). Установлено, что дейтерирование растворителя влияет на выход РЛ в основном симбатно влиянию на выход ФЛ: с увеличением доли тяжелой воды в смеси H2O-D2O имеет место рост интенсивности РЛ и ФЛ для Eu(III), Tb(III), Dy(III), постоянство интенсивности ФЛ и незначительный рост интенсивности РЛ для Ce(III), уменьшение интенсивности ФЛ и небольшой рост интенсивности РЛ для Gd(III). Однако, при этом прирост интенсивности РЛ заметно выше прироста интенсивности ФЛ в случае Tb(III), прирост интенсивности РЛ незначителен по сравнению с ФЛ в случае Dy(III) и Gd(III). В случае Eu(III) прирост интенсивности РЛ ниже прироста интенсивности ФЛ. Обсуждены причины отклонений зависимостей интенсивности РЛ от содержания D2O от аналогичных зависимостей для ФЛ. Сделан вывод, что обнаруженные закономерности влияния дейтерирования на выход РЛ по сравнению с действием на выход ФЛ различных ионов Ln(III) связаны, во-первых, с незначительным увеличением в тяжелой воде выхода возбуждения ионизирующим излучением ионов лантанидов. Кроме того, для ионов Tb(III), Gd(III) и Dy(III) наиболее сильно влияют на выход РЛ реакции специфического тушения гидратированным электроном возбужденных ионизирующим излучением ионов лантанидов: Ln(III)* + eaq– → Ln(II), конкурирующих с реакциями излучения света Ln(III)* → Ln(III) + hν. Это специфическое тушение наиболее выражено для Tb(III), менее значительно для Gd(III) и Dy(III), отсутствует для Ce(III) и Eu(III). При дейтерировании растворителя специфическое тушение ослабевает в случае Tb(III), Gd(III) и Dy(III), что ведет к увеличению выхода РЛ для этих ионов. Причина меньшего, по сравнению с выходом ФЛ, увеличения выхода РЛ при дейтерировании растворителя в случае Eu(III) неясна.

The replacing H2O with D2O effect in aqueous LnCl3 solutions on the Ln(III) ions (Ln = Ce, Eu, Gd, Tb, Dy) radioluminescence (RL) yield under X-ray irradiation was studied in comparison with the effect of this substitution on their photoluminescence (PL) yield. It was found that solvent deuteration affects the RL yield mainly symbatically with its effect on the PL yield: with an increase in the proportion of heavy water in the H2O-D2O mixture, there is an increase in the RL and PL intensities for Eu(III), Tb(III), Dy(III), the PL intensity constancy and an insignificant increase in the RL intensity for Ce(III), a decrease in the PL intensity and a slight increase in the RL intensity for Gd(III). However, the increase in the RL intensity is noticeably higher than the increase in the PL intensity in the Tb(III) case, and the increase in the RL intensity is insignificant compared to PL in the Dy(III) and Gd(III) case. In the Eu(III) case, the increase in the XRL intensity is lower than the increase in the PL intensity. The reasons for the XRL intensity dependences deviations on the D2O content from similar dependences for PL are discussed. It is concluded that the effect observed patterns of deuteration on the XRL yield compared to the various Ln(III) ions effect on the PL yield are associated, firstly, with an insignificant increase in the lanthanide ions excitation yield by ionizing radiation in heavy water. In addition, for Tb(III), Gd(III), and Dy(III) ions, the specific quenching reactions of lanthanide ions excited by ionizing radiation by a hydrated electron: Ln(III)* + eaq– → Ln(II), competing with the light emission reactions Ln(III)* → Ln(III) + hν, have the strongest effect on the XRL yield. This specific quenching is most pronounced for Tb(III), less significant for Gd(III) and Dy(III), and absent for Ce(III) and Eu(III). Upon solvent deuteration, specific quenching weakens for Tb(III), Gd(III), and Dy(III), leading to an increase in the RL yield for these ions. The reason for the smaller increase in the RL yield upon solvent deuteration for Eu(III) is unclear.