LUẬN VĂN VẬT LIỆU NANO

59 91 0
  • Loading ...
1/59 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 15/12/2019, 10:16

Tài liệu luôn hẳn là công cụ phục vụ tốt nhất cho công việc giảng dạy cũng như nghiên cứu của các nhà khoa học nhà giáo cũng như các em học sinh , sinh viên . Một con người có năng lực tốt để chưa hẳn đã thành công đôi khi một con người khác năng lực thấp hơn một chút lại có hướng đi tốt lại tìm đến thành công nhanh hơn trong khi con người có năng lực kia vẫn loay hay tìm lối đi cho chính mình . Tài liệu là một kim chỉ nang cho chúng ta một hướng đi tốt nhất đến với kết quả nhanh nhất . Tôi xin đóng góp một chút vào kho tàng tài liệu của trang , mọi người cũng có thể tham khảo đánh giá và góp ý để bản thân tôi có động lực đóng góp nhiều hơn những tài liệu mà tôi đã sưu tầm được và up lên ở trang. Lời cảm ơn Luận văn hoàn thành Phòng Vật liệu quang điện tử, Viện Khoa học Vật liệu - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Kinh phí thực tài trợ từ đề tài sở Viện Khoa học Vật liệu mã số CSTX12.21 Trước hết tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Phạm Đức Roãn, TS Nguyễn Vũ người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn TS Trần Thị Kim Chi, TS Nguyễn Đức Văn (Viện Khoa học Vật liệu), TS Trịnh Đình Huy (Viện Vật lí, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, TS Trần Quang Huy (Viện Vệ sinh Dịch Tễ Trung Ương) giúp đỡ phép đo phổ huỳnh quang, nhiễu xạ tia X, SEM, TEM Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Khoa học Vật liệu, cán Phòng Vật liệu quang điện tử tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, thầy giáo mơn Hóa học Vơ bạn nhóm hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập Xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường THPT 19 - 5, Kim Bơi, Hòa Bình tạo điều kiện thuận lợi cho học tập công tác Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho lúc theo học khóa học Hà Nội, tháng 11 năm 2012 HỌC VIÊN Bùi Ngọc Ánh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Các chữ viết tắt DTA : phân tích nhiệt vi sai (diferential thermal analysis) EM : phát xạ (emission) EX : kích thích (excitation) SEM : hiển vi điện tử quét (emisstion scanning electron microscope) FWHM : độ bán rộng (full witdth at half maximum) RE : đất (rare earth) TEM : hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscope) TGA : phân tích nhiệt trọng lượng (thermogravimetry analysis) Ref : tài liệu tham khảo Các kí hiệu λ λEX : bước sóng (wavelength) : bước sóng kích thích (excitation wavelength) λEM : bước sóng phát xạ t : nhiệt độ nung β : độ bán rộng θ : góc nhiễu xạ tia X υ : tần số η : hiệu suất lượng tử phát quang I : cường độ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vật liệu nano trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn tính chất đặc biệt Một tính chất hấp dẫn hữu ích loại vật liệu tính chất quang học Những ứng dụng dựa tính chất quang học vật liệu nano kể đến máy dò quang học, laze, cảm biến, kĩ thuật siêu âm, chất phát quang, kĩ thuật hiển thị hình ảnh, pin mặt trời, quang xúc tác, quang hóa y sinh Vật liệu nano phong phú đa dạng thành phần, hình dáng chủng loại Chỉ xét riêng vật liệu nano phát quang kể đến dạng bán dẫn nano, thủy tinh vơ định hình vật liệu phát quang pha tạp đất Trong số vật liệu phát quang pha tạp đất tỏ có nhiều ưu điểm thân thiện với người môi trường, phổ huỳnh quang nằm dải hẹp, bước sóng phát xạ chịu ảnh hưởng mơi trường bên ngoài, thời gian sống huỳnh quang dài so với số loại vật liệu khác Trong vật liệu phát quang pha tạp đất ion đất pha tạp nhiều dạng mạng chủ khác oxit, muối florua, vanadat, vonframat, aluminat, silicat… Một mạng chủ phù hợp để pha tạp ion đất mạng ytri vanadat (YVO 4) mạng có tần số dao động phonon thấp, độ bền nhiệt độ bền học cao, thân thiện với mơi trường bán kính ion Y3+ xấp xỉ bán kính ion đất hóa trị ba nên thay ion vào mạng chủ trở nên dễ dàng Đã từ lâu, vật liệu YVO4:Eu3+ sử dụng chất phát quang màu đỏ ống tia catot, đèn huỳnh quang…[5] Vật liệu YVO 4:Eu3+ phát xạ ánh sáng màu đỏ, ba màu để tạo ánh sáng trắng Ion Bi3+ biết đến với khả phát xạ ánh sáng màu xanh có vai trò chất tăng nhạy giúp làm tăng cường độ phát xạ ion Eu 3+ làm dịch chuyển vùng hấp thụ vật liệu phía sóng dài [21] Việc thay phần mạng chủ YVO4 GdVO4 góp phần cải thiện cường độ phát xạ ion Eu3+ [19] Do vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ sử dụng đánh dấu bảo mật, đánh dấu huỳnh quang y sinh mở triển vọng ứng dụng LED phát ánh sáng trắng Gần đây, hướng phát triển vật liệu liên quan đến việc nghiên cứu nhằm tổng hợp vật liệu quan tâm so với việc tối ưu hóa thuộc tính vật liệu phát quang thơng thường Kích thước hạt, hình thái bề mặt hấp thụ ảnh hưởng lớn đến suất phát quang vật liệu [6] Tuy nhiên, việc tổng hợp bột phát quang thông thường đòi hỏi phản ứng pha rắn nhiệt độ cao xảy kết tụ làm cho kích thước hạt vật liệu khoảng từ - 5µm Hơn điều kiện khơng cho phép điều khiển cấu trúc đặc trưng vật liệu thu Sự phát triển phương pháp tổng hợp vật liệu năm gần mở triển vọng việc điều khiển cấu trúc vật liệu Một phương pháp đơn giản nhằm thu vật liệu có kích thước cỡ nanomet phương pháp phản ứng nổ với tiền chất trộn lẫn dung dịch Phương pháp dựa phản ứng oxi hóa - khử tác nhân oxi hóa gốc nitrat (NO3-) muối nitrat kim loại tác nhân khử chất hữu có chứa nhóm amino (-NH 2) Muối nitrat kim loại có thành phần vật liệu chất khử trộn lẫn dung dịch Sự có mặt nhóm amino giúp cho ion kim loại pha trộn đồng nhờ khả tạo phức nhóm Sự tạo phức góp phần làm giảm tốc độ phản ứng hình thành vật liệu hạn chế phát triển kích thước hạt Kết vật liệu thu có kích thước cỡ nanomet Điều khẳng định qua kết tổng hợp vật liệu YVO 4:Dy3+ [25], LaPO4 [11], Y2O3 [3], YSZ (ZrO2 ổn định Y2O3) [16]… Xuất phát từ lí nêu định lựa chọn đề tài cho luận văn thực nghiệm: “Tổng hợp nghiên cứu tính chất vật liệu nano phát quang YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+” Luận văn thực Phòng Vật liệu Quang điện tử, Viện Khoa học Vật liệu - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Mục tiêu luận văn là: Xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu nano phát quang YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ phương pháp phản ứng nổ Qua nghiên cứu cách có hệ thống ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ nhiệt độ nung mẫu, nồng độ pha tạp…đến tính chất vật liệu Phương pháp nghiên cứu phương pháp thực nghiệm tổng hợp hóa học vật liệu nano pha tạp ion đất phương pháp phản ứng nổ Sử dụng phương pháp phân tích như: phân tích nhiệt (DTA, TGA), phân tích phổ hồng ngoại (IR), nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang để nghiên cứu cấu trúc, hình thái, tính chất quang học vật liệu Nội dung luận văn bao gồm: Mở đầu nêu tầm quan trọng vật liệu nano, mục tiêu luận văn phương pháp nghiên cứu Chương I: Tổng quan vật liệu vanađat đất Chương II: Thực nghiệm Chương III: Kết thảo luận Kết luận Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU VANAĐAT ĐẤT HIẾM Vật liệu huỳnh quang vật liệu chuyển đổi số dạng lượng thành xạ điện từ nằm vùng nhìn thấy, vùng tử ngoại hồng ngoại Huỳnh quang nhận sau vật liệu kích thích nhiều loại lượng khác nhau: quang huỳnh quang (kích thích vật liệu xạ điện từ); huỳnh quang catơt (kích thích chùm điện tử lượng cao); điện huỳnh quang (kích thích vật liệu hiệu điện dòng điện); huỳnh quang tia X (kích thích vật liệu tia X) [2] Vật liệu phát quang gồm nhiều loại khác như: chấm lượng tử, vật liệu bán dẫn, vật liệu phát quang pha tạp ion đất hiếm… Trong số vật liệu phát quang pha tạp ion đất tỏ có nhiều ưu điểm bước sóng phát xạ bị ảnh hưởng mạng kích thước hạt, thời gian sống huỳnh quang thường dài so với vật liệu khác, thân thiện với người môi trường Trong chương giới thiệu vật liệu vanađat đất phương pháp tổng hợp loại vật liệu 1 Vật liệu vanađat đất 1.1.1 Giới thiệu vật liệu vanađat đất Vanađat đất (LnVO4, Ln kí hiệu nguyên tố đất hiếm) gồm có hai pha cấu trúc kiểu monazite (m) đơn tà kiểu đá zincon tứ diện (t) Tính chọn lọc phụ thuộc vào bán kính ion Ln3+, kiểu đơn tà kiểu bền vững cho tất vanađat đất kiểu đá zincon tồn với LaVO4 CeVO4 Dựa cấu tạo khác ion họ Lantan, hợp chất LnVO4 thể độc đáo tính chất quang, từ tính, khả xúc tác tính chất điện cho nhiều ứng dụng Tuy nhiên, tính chất quang tính chất bật chúng Ví dụ đơn tinh thể YVO sử dụng máy phân cực vật liệu tạo laze, YVO 4:Eu3+ chất phát ánh sáng màu đỏ ống tia catot đèn huỳnh quang Những phát xạ vùng khả kiến hồng ngoại gần ion đất tạo nên chuyển mức f-f chúng Tuy nhiên ion đất tự chuyển mức bị cấm làm cho dải kích thích ion hẹp Vì dải kích thích hẹp khả hấp thụ ion Ln3+ nên khó kích thích trực tiếp để ion Ln 3+ phát xạ Vì mạng chủ có khả giúp làm tăng nhạy cho phát xạ sử dụng phổ biến cho chất phát quang chứa đất Mạng vanađat mạng chủ vậy, kích thích ion đất qua q trình truyền lượng kèm theo chuyển mức chuyển điện tích Quá trình truyền lượng mạng chủ vanađat tạo dải hấp thụ chuyển điện tích mạnh khoảng 200 – 350 nm Sự kích thích mạng chủ truyền lượng đến tâm phát quang bên cạnh (ion Ln 3+) cách chuyển hóa nhiệt, hầu hết tâm phát quang Ln3+ làm nhạy với hiệu suất cao Trong công nghiệp thường dùng phương pháp phản ứng pha rắn để chế tạo vanađat đất hiếm, sử dụng oxit đất V 2O5 nguyên liệu thô Phương pháp tiêu tốn nhiều lượng sản phẩm nung kết tụ thành khối lớn bất tiện cho việc tinh chế Ví dụ vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ tổng hợp từ tiền chất Y2O3, Eu2O3, Bi2O3, V2O5 Các oxit trộn lẫn nung 650oC giờ, sau tiếp tục nung 900 - 1400oC để thu vật liệu Kết thu cho thấy vật liệu thu có kích thước hạt từ 0,8 – 1,2 µm nhiệt độ thấp 1200oC vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ thu lẫn tạp chất [22] 10 nhân tượng có truyền lượng cộng hưởng Bi 3+ Eu3+ Quá trình truyền lượng vật liệu YVO 4:Eu3+,Bi3+ biểu diễn qua sơ đồ hình 3.10 Hình 3.10: Sơ đồ truyền lượng vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ Sơ đồ cho thấy: sau nhận lượng truyền từ mạng chủ xạ kích thích, Bi3+ truyền lượng hấp thụ cho Eu 3+ phát xạ ánh sáng màu xanh Quá trình truyền lượng từ Bi 3+ đến Eu3+ làm giảm lượng Bi3+ đỉnh huỳnh quang Bi3+ ghi nhận nồng độ Eu3+ thấp, nồng độ Eu3+ tăng lên cường độ huỳnh quang Bi3+ giảm dần, nồng độ cao Eu3+ đỉnh huỳnh quang Bi3+ gần không ghi nhận Phổ huỳnh quang vật liệu YVO4:5%Eu3+,y%Bi3+ cho thấy rằng: nồng độ Bi3+ tăng từ y = đến y = cường độ huỳnh quang vật liệu tăng lên, nồng độ Bi3+ vượt y = cường độ huỳnh quang lại giảm Theo Lei Chen cộng [19] nồng độ Bi 3+ tăng cao, nồng độ Eu3+ không đổi làm cho khoảng cách Bi3+ Eu3+ mạng tinh thể giảm 45 xuống làm ảnh hưởng đến trình cộng hưởng truyền lượng từ Bi3+ đến Eu3+ Kết làm giảm cường độ huỳnh quang vật liệu Sự có mặt Bi3+ thành phần vật liệu ảnh hưởng đến cường độ huỳnh quang mà ảnh hưởng đến vùng kích thích vật liệu Bi3+ pha tạp vật liệu làm dịch chuyển bờ hấp thụ vật liệu phía sóng dài Sự dịch chuyển vùng kích thích vật liệu ghi nhận phổ kích thích huỳnh quang Hình 3.11: Phổ kích thích huỳnh quang vật liệu YVO4:5%Eu3+,y%Bi3+ ( y = – 5) λEM = 594 nm Hình 3.11 phổ kích thích huỳnh quang bước sóng phát xạ 594 nm vật liệu YVO4:5%Eu3+,y%Bi3+ (y = – 5) nung 700 oC Hai dải kích thích khoảng 260 – 300 nm 300 – 400 nm nhận thấy 46 phổ kích thích huỳnh quang vật liệu không pha tạp Bi3+ vật liệu có pha tạp Bi3+ nồng độ khác Theo S Takeshita cộng [28] dải kích thích khoảng 260 – 300 nm dải kích thích mạng chủ YVO gây trình chuyển điện tích từ O2- đến V5+ kéo theo truyền lượng đến Eu3+ Dải kích thích bị bao trùm dải kích thích gây q trình chuyển điện tích từ O 2- đến Eu3+ xung quanh vùng 260 nm Dải kích thích khoảng 300 – 400 nm gán cho trình chuyển điện tích từ Bi3+ đến V5+ kéo theo q trình truyền lượng đến Eu3+ Cũng theo S Takeshita cộng vùng dẫn vùng hóa trị vật liệu YVO 4:Eu3+,Bi3+ mô tả sơ đồ hình 3.12 Sơ đồ cho thấy vùng hóa trị vật liệu bao gồm obitan 6s Bi 3+ obitan 2p O2-, vùng dẫn vật liệu bao gồm obitan 3d V 5+ obitan 6p Bi3+ Sự tăng nồng độ Bi3+ làm mở rộng vùng hóa trị vùng dẫn vật liệu, đồng thời làm giảm khoảng cách hai vùng Tác động giúp mở rộng vùng kích thích vật liệu phía sóng dài ghi nhận phổ kích thích huỳnh quang vật liệu Hình 3.12: Sơ đồ vùng dẫn vùng hóa trị vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ – nồng độ Bi3+ thấp; (b) – nồng độ Bi3+ cao (a) Nhằm làm rõ vai trò Bi3+ pha tạp tính chất quang vật liệu, so sánh cường độ phát quang vật liệu bước sóng phát xạ 618 nm với kích thích 265 nm 365 nm Kết so sánh thể hình 3.13 Kết so sánh cho thấy với vật liệu không pha tạp 47 Bi3+ cường độ phát quang vật liệu kích thích bước sóng 265 nm cao nhiều so với kích thích bước sóng 365 nm Khi có mặt Bi 3+ vật liệu chênh lệch cường độ phát quang kích thích bước sóng 265 nm 365 nm giảm xuống rõ rệt Điều chứng tỏ rằng, có mặt Bi3+ làm tăng cường độ phát quang vật liệu khích thích bước sóng 365 nm mạnh so với kích thích bước sóng 265 nm 24 λEX­=­265­nm λEX­=­365­nm C­ êng­®é­(®.v.t.®) 20 16 12 0 3+­ Nång­®é­Bi (%) Hình 3.13: Cường độ huỳnh quang vật liệu YVO4:5%Eu3+,y%Bi3+ = – 5) λEM = 618 nm (y Những kết cho thấy, có mặt Bi 3+ thành phần vật liệu phát quang YVO4:5%Eu3+,y%Bi3+ có ý nghĩa to lớn Nó khơng làm tăng cường độ phát quang vật liệu, đặc biệt cường độ phát quang kích thích bước sóng 365 nm, mà dịch chuyển dải kích thích vật liệu phía sóng dài Những tác động giúp mở rộng dải kích vật liệu phía gần với bước sóng kích thích 365 nm, bước sóng đèn soi tiền thương mại, giúp mở rộng phạm vi ứng dụng vốn phong phú loại vật liệu 48 Thuộc tính quang học vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, có yếu tố liên quan đến điều kiện tổng hợp vật liệu Trong luận văn nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến tính chất quang vật liệu Hình 3.14 phổ huỳnh quang vật liệu YVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ nung nhiệt độ khác Phổ huỳnh quang vật liệu nung nhiệt độ khác ghi nhận đỉnh phát xạ đặc trưng Eu3+ Như vậy, nhiệt độ nung khơng ảnh hưởng đến bước sóng phát xạ đặc trưng vật liệu Tuy nhiên nhận thấy nung vật liệu nhiệt độ cao vật liệu phát quang mạnh Sự khác biệt rõ nhận thấy đỉnh phát xạ 618 nm Theo Sang Do Han cộng [25], nhiệt độ cao cải thiện khả pha tạp Eu 3+, hoàn thiện tinh thể vật liệu làm tăng kích thước hạt vật liệu đồng thời làm tăng khả phát quang vật liệu 3+ 3+ YVO4:5%Eu ,4%Bi C­ êng­®é­(®.v.t.®) C­ êng­®é­(®.v.t.®) λEX­=­365­nm o ­­t­=­500 C o ­t­=­600 C o ­t­=­700 C o ­t­=­800 C o ­t­=­900 C λEM­=­618­nm 500 600 700 800 NhiƯt­®é­nung­(oC­) 900 580 600 620 640 B­ í c­sãng­(nm) 49 660 680 Hình 3.14: Phổ huỳnh quang vật liệu YVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ nung nhiệt độ khác 3.2.3 Tính chất quang vật liệu (Y,Gd)VO4:5%Eu3+,y%Bi3+ (y = 0; 4) Hình 3.15 phổ huỳnh quang vật liệu GdVO 4:5%Eu3+,4%Bi3+ YVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ Phổ huỳnh quang ghi nhận đỉnh phát xạ tương tự với hai vật liệu thể đỉnh phát xạ đặc trưng Eu 3+ Điều cho thấy mạng chủ không ảnh hưởng đến bước sóng phát xạ Eu3+ Đây đặc điểm khơng riêng Eu 3+ mà đặc điểm chung ion đất Do có lớp vỏ 4f nằm sâu phía che chắn lớp vỏ 5s 5p nên huỳnh quang ion đất nói chung ion Eu 3+ nói riêng chịu ảnh hưởng mạng chủ Như vậy, vật liệu GdVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ phù hợp với ứng dụng làm chất phát ánh sáng màu đỏ Tuy nhiên, phổ huỳnh quang cho thấy cường độ đỉnh phát xạ vật liệu GdVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ cao so với cường độ đỉnh phát xạ vật liệu YVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ Điều cho thấy mạng chủ GdVO4 kích thích phát quang Eu3+ tốt so với mạng chủ YVO4 Sự khác biệt gây nên đặc điểm cấu tạo ion Gd 3+ Trạng thái trạng thái kích thích Gd 3+ có cách biệt lớn lượng, Gd3+ hấp thụ xạ có bước sóng ngắn Vì mạng chủ GdVO4 khơng gây hiệu ứng dập tắt huỳnh quang Eu 3+ nhiều ion đất khác Do cường độ huỳnh quang Eu 3+ pha tạp GdVO4 lớn pha tạp YVO4 50 Phỉ ­hnh­quang λEX­=­365­nm 3+ C­ êng­®é­(®.v.t.®) 3+ GdVO4:5%­Eu ,4%­Bi 3+ 3+ YVO4:5%­Eu ,4%­Bi 580 600 620 640 660 680 B­ í c­sãng­(nm) Hình 3.15: Phổ huỳnh quang vật liệu GdVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ YVO4:5%Eu3+,4%Bi3+ nung 700oC Hình 3.16 so sánh cường độ huỳnh quang vật liệu (Y,Gd)VO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ đỉnh phát xạ 618 nm, kích thích 365 nm Biểu đồ cho thấy với tỉ lệ Gd/(Y + Gd) cường độ huỳnh quang vật liệu có pha tạp Bi3+ cao cường độ huỳnh quang vật liệu không pha tạp Bi3+ Kết lần khẳng định vai trò Bi 3+ tính chất quang vật liệu Mặt khác, với loại vật liệu dường cường độ huỳnh quang tăng theo chiều tăng tỉ lệ số mol Gd/(Y + Gd) Khi tỉ lệ Gd/(Y + Gd) tăng từ đến 0,5 cường độ huỳnh quang vật liệu tăng lên rõ rệt, đặc biệt đối vật liệu có pha tạp Bi 3+ Tuy nhiên tỉ lệ tăng từ 0,5 đến 1,0 khác biệt cường độ huỳnh quang không nhiều vật liệu có khơng có Bi 3+ Kết lần cho thấy GdVO4 kích thích huỳnh quang Eu3+ tốt YVO4 51 C­ êng­®é­(®.v.t.®) 3+ 3+ ,Bi ­(Y,Gd)VO4:­Eu 3+ ­(Y,Gd)VO4:­Eu 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Gd­/­(Y­+­Gd)­(mol/mol) Hình 3.16: Cường độ huỳnh quang vật liệu (Y,Gd)VO4:5%Eu3+,4%Bi3+ (Y,Gd)VO4:5%Eu3+ λEM = 618 nm, kích thích λEX = 365 nm Những kết nhận từ việc nghiên cứu tính chất quang vật liệu (Y,Gd)VO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ cho thấy: xét phương diện kích thích huỳnh quang Eu3+ mạng chủ GdVO4 tỏ ưu so với mạng chủ YVO4 Tuy nhiên, kết mà thu nhận tính chất quang vật liệu (Y,Gd)VO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ chưa nhiều, mang tính sơ khai, gợi mở Để kết luận đầy đủ tính chất loại vật liệu sử dụng chúng cho ứng dụng khác nhau, cần có thêm nhiều nghiên cứu chi tiết 52 KẾT LUẬN Qua q trình tổng hợp nghiên cứu tính chất vật liệu nano phát quang YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ đạt số kết sau: Đã tổng hợp thành công vật liệu nano phát quang YVO 4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ phương pháp phản ứng nổ với quy trình tổng hợp vật liệu ổn định: sau trình tổng hợp dung dịch, mẫu tiền chất vật liệu nung sơ 500 oC sau tiếp tục nung 700 oC để thu vật liệu Kết nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu thu kết luận rằng: Vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ tổng hợp phương pháp phản ứng nổ thu đơn pha có kích thước trung bình 30 nm Hạt vật liệu có kích thước tương đối đồng Nồng độ pha tạp Eu 3+, Bi3+ nhiệt độ nung mẫu (trong khoảng 500 – 900 oC) không gây ảnh hưởng nhiều đến kích thước hạt vật liệu Phổ huỳnh quang vật liệu YVO 4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ thể chuyển dời phát xạ đặc trưng ( 5D0 – 7FJ, J = – 4) Eu 3+ Vật liệu phát xạ ánh sáng màu đỏ kích thích 265 365 nm Ảnh hưởng nồng độ Eu3+, Bi3+ pha tạp, mạng chủ nhiệt độ nung mẫu đến tính chất quang vật liệu nghiên cứu: + Với vật liệu YVO4:Eu3+ cường độ huỳnh quang lớn nồng độ Eu3+ 5% số mol + Với vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ có nồng độ Eu3+ 5%, cường độ huỳnh quang lớn nồng độ Bi3+ 4% 53 + Sự có mặt Bi3+ thành phần vật liệu làm tăng cường độ huỳnh quang vật liệu đồng thời làm dịch chuyển dải kích thích vật liệu phía sóng dài + Sự thay mạng chủ YVO4 mạng chủ GdVO4 làm tăng cường độ huỳnh quang vật liệu + Khi nhiệt độ nung mẫu tăng từ 500 – 900 oC cường độ huỳnh quang vật liệu không ngừng tăng lên Các kết tổng hợp vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ (Y,Gd)VO4:Eu3+ cho thấy điểm ưu việt phương pháp phản ứng nổ so với phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống: nhiệt độ thời gian nung mẫu thấp hơn, hạt vật liệu có kích thước nhỏ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Công Dưỡng (1974), Kỹ thuật phân tích cấu trúc Rơngen, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Đại Hưng Phan Văn Thích (2004), Giáo trình huỳnh quang, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Vũ (2007), “Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu nano Y2O3:RE3+ (RE = Eu, Er, Sm)”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Tiếng Anh Amurisana Bao, Hua Lai, Yuming Yang, Weiwei Xu, Chunyan Tao, Hua Zhang, Hua Yang (2008), YVO4:Eu3+ arrays with flower-like and rod-like shape fabricated by a hydrothermal method, Journal of Crystal Growth, 310, pp 4394– 4399 Arnaud Huignard, Thierry Gacoin, and Jean-Pierre Boilot (2000), Synthesis and luminescence properties of colloidal YVO 4:Eu photphors, Chemistry of Masterials, 12, pp 1090-1094 Bredol M., Kynast U., Ronda C.(1991), Designing Luminescent Materials, Advanced Materials, 3, pp 361-367 Brown M E., Glasser L and Stewart B V (1974), The thermal decomposition of ammonium meta vanadate, Journal of Thermal Analysis, 6, pp 529-541 Chi L S., Liu R S., and Lee B J (2005), Synthesis of Y 2O3:Eu, Bi Red Phosphors by Homogeneous Coprecipitation and Their Photoluminescence Behaviors, Journal of The Electrochemical Society, 152 (8), pp 93-98 55 Chun-Jiang Jia, Ling-Dong Sun, Li-Ping You, Xiao-Cheng Jiang, Feng Luo, Yu-Cheng Pang, and Chun-Hua Yan (2005), Selective Synthesis of Monazite- and Zircon-type LaVO4 Nanocrystals, The Journal of Physical Chemistry B, 109, pp 3284-3290 10 Deyan Kong, Zhenling Wang, Cuikun Lin, Piaoping Yang, Zewei Quan, and Jun Lin (2008), One-Step Synthesis and Luminescent Properties of Nanocrystalline YVO4:Eu3+ Powders, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 8, pp 1228–1233 11 Gallini S., Jurado J R., and Colomer M T (2005), Combustion Synthesis of Nanometric Powders of LaPO and Sr-Substituted LaPO4 Chemistry of Masterials, 17, pp 4154-4161 12 Hongwu Zhang, Xiaoyan Fu, Shuyun Niu, Gongquan Sun, and Qin Xin (2004), Low temperature synthesis of nanocrystalline YVO 4:Eu via polyacrylamide gel method, Journal of Solid State Chemistry, 177, pp 2649–2654 13 Huignard A., Gacoin T., Boilot J P (2000), Synthesis and luminescence properties of colloidal YVO4:Eu phosphor, Chemistry of Masterials, 12, pp 1090-1094 14 Huignard, A., Buissette, V., Laurent, G., Gacoin, T., Boilot, J.P (2002), Sensitizing and protecting lanthanide ion emission using optically active nanocrystals, Chemistry of Masterials, 14, pp 2264-2269 15 Jian Ping Chen and Kimio Isa (1998), Thermal decomposition of urea and urea derivatives by simultaneous TG/(DTA)/MS, Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan, 46 (4), pp 299-303 16 Kaus I., Dahl, et al (2006), Synthesis and characterization of nanocrystalline YSZ powder by smoldering combustion synthesis, Journal of Nanomaterials, 2006 ID 49283, pp 1-7 17 Kazuyoshi Uematsu, Kenji Toda, Mineo Sato (2005), Preparation of YVO4:Eu3+ phosphor using microwave heating method, Journal of Alloys and Compounds, 389, pp 209–214 56 18 Khatkar S P., Sang Do Han, Taxak V B Rajesh Kumar and Dinesh Kumar (2006), Eu3+ activated LnVO4 (Ln = Y and Gd) phosphors: a facile combustion synthesis and optical properties, Bulletin of Electrochemistry, 22 (3), pp 97 –101 19 Lei Chen, Kuo-Ju Chen, Chun-Che Lin, Cheng-I Chu, Shu-Fen Hu, Min-Hung Lee, and Ru-Shi Liu (2010), Combinatorial Approach to the Development of a Single Mass YVO4:Bi3+,Eu3+ Phosphor with Red and Green Dual Colors for High Color Rendering White Light-Emitting Diodes, Journal of Combinatorial Chemistry, 12 (4), pp 587-594 20 Ling Zhu, Jiayan Li, Qin Li, Xiangdong Liu, Jian Meng and Xueqiang Cao (2007), Sonochemical synthesis and photoluminescent property of YVO4:Eu nanocrystals, Nanotechnology, 18, pp 055604 21 Neeraj S., Kijima N., Cheetham A.K (2004), Novel red phosphors for solid state lighting; the system Bi xLn1-xVO4;Eu3+/Sm3+ (Ln = Y, Gd), Solid State Communications, 131, pp 65-69 22 Park W J., Jung M K., Yoon D H (2007), Influence of Eu 3+, Bi3+ codoping content on photoluminescence of YVO4 red phosphors induced by ultraviolet excitation, Sensors and Actuators B, 126, pp 324–327 23 Purnendu Parhi, Manivannan V (2007), Novel microwave initiated solid-state metathesis synthesis and characterization of lanthanide phosphates and vanadates, LMO4 (L = Y, La and M = V, P), Solid State Sciences, 10, pp 1-8 24 Riwotzki, K., Haase, M , (1998), Wet-Chemical Synthesis of Doped Colloidal Nanoparticles: YVO4:Ln (Ln Eu, Sm, Dy), The Journal of Physical Chemistry B, 102, pp 10129-10135 25 Sang Do Han (2006), Synthesis luminescence and effect of heat treatment on the properties of Dy3+-doped YVO4 phosphor, Materials Science and Engineering B, 129, pp 126 – 130 26 Shaheen W.M., Islam Hamdy Abd El Maksod (2009), Thermal characterization of individual and mixed basic copper carbonate and 57 ammonium metavanadate systems, Journal of Alloys and Compounds, 476, pp 366–372 27 Stouwdam J W., Raudsepp M., Van Veggel F.C.J.M (2005), Colloidal nanoparticles of LaVO4: Energy transfer to visible and near-infrared emitting lanthanide ions, Langmuir, 21, pp 7003 - 7008 28 Takeshita S., Isobe T., Niikura S (2008), Low-temperature wet chemical synthesis and photoluminescence properties of YVO4:Bi3+,Eu3+ nanophosphor, Journal of Luminescence, 128, pp 1515-1522 29 Takeshita S., Isobe T., Sawayama T., Niikura S (2009), Effects of thehomogeneous Bi3+ doping process on photoluminescence properties of YVO4:Bi3+,Eu3+ nanophosphor, Journal of Luminescence, 129, pp 1067–1072 30 Vu Nguyen, Thi Kim Chi Tran and Duc Van Nguyen (2011), Combustion synthesis and characterization of Er 3+-doped and Er3+,Yb3+codoped YVO4 nanophosphor oriented for luminescent biolabeling applications, Advances Natural Sciences: Nanosciences Nanotechnology, 2, pp 045011 31 Wiglusz R J., Bednarkiewicz A., and Strek W (2012), Role of the Sintering emperature and Doping Level in the Structural and Spectral Properties of Eu-Doped Nanocrystalline YVO4, Inorganic Chemistry, 51, pp 1180−1186 32 William M Yen, Shigeo Shionoya, Hajime Yamamoto (2006), Phosphor Handbook, 2nd, CRC Press 33 Yu M., Lin J., Wang Z., Fu J., Wang S., Zhang H J., and Han Y C (2002), Fabrication, Patterning, and Optical Properties of Nanocrystalline YVO4:A (A) Eu3+, Dy3+, Sm3+, Er3+) Phosphor Films via Sol-Gel Soft Lithography, Chemistry of Masterials, 14, pp 2224-2231 34 Zhiguo Xia, Daimei Chen, Min Yang, Ting Ying (2010), Synthesis and luminescence properties of YVO4:Eu3+,Bi3+ phosphor with enhanced 58 photoluminescence by Bi3+ doping, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71, pp 175–180 59 ... rộng θ : góc nhiễu xạ tia X υ : tần số η : hiệu suất lượng tử phát quang I : cường độ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vật liệu nano trở thành đối tượng... mơi nước, có Thanh, µm * o Eu2O3, EDTA , 180 C, 14h NH4VO3 LaVO4 La2O3, Dung môi nước, + pH = 5; 6: Na3VO4 pH = – 13, hạt, 20 – 50 nm ** Thêm DTPA , + pH = – 13: *** CyDTA , thanh, o 120 – 240... Y2O3:0,1%Eu3+ cho thấy hai dải hấp thụ Eu3+, dải hấp thụ xung quanh 300 nm cho tương ứng với chuyển mức kèm chuyển cấu hình, dải hấp thụ xung quanh 400 nm cho tương ứng với hấp thụ chuyển mức 4f-4f Trên
- Xem thêm -

Xem thêm: LUẬN VĂN VẬT LIỆU NANO, LUẬN VĂN VẬT LIỆU NANO, CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU VANAĐAT ĐẤT HIẾM, Hình 1.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X (A) và ảnh SEM (B) của vật liệu YVO4:Eu3+,Bi3+ tổng hợp bằng phương pháp phản ứng pha rắn ở 1200oC, Hình 2.1: Quy trình tổng hợp vật liệu bằng phương pháp phản ứng nổ, Hình 2.2: Sơ đồ nhiễu xạ trên mạng tinh thể, CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN, Hình 3.16: Cường độ huỳnh quang của vật liệu (Y,Gd)VO4:5%Eu3+,4%Bi3+ và (Y,Gd)VO4:5%Eu3+ tại λEM = 618 nm, dưới kích thích bởi λEX = 365 nm, TÀI LIỆU THAM KHẢO

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn