tiểu luận vật liệu nano xúc tác quang

19 41 0
  • Loading ...
1/19 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 17/03/2018, 11:45

LỜI NÓI ĐẦU3I.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT41.Tương tác giữa ánh sáng và vật chất42. Sự nở rộng vạch phổ83. Phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang94. Sự phụ thuộc của cường độ phổ huỳnh quang vào nồng độ95. Sự dập tắt huỳnh quang11II THỰC NGHIỆM121. Hệ đo122. Quy trình đo phổ huỳnh quang PL và PLE12III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN131. Phổ huỳnh quang PL132. Phổ kích thích huỳnh quang143. Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang vào nồng độ154. Sự phụ thuộc của điều kiện ủ đến cường độ phổ huỳnh quang16IV. KẾT LUẬN18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA  - - BÁO CÁO TIỂU LUẬN MƠN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆT NANO Đề tài: Vật liệu Nano xúc tác quang Giáo viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Văn Mạnh Sinh viên thực : Nhóm SV Nhóm 10 Lớp : CĐ ĐH Hóa – K11 Hà Nội: 2017 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Phổ học(Spectroscopy) phương pháp đo phân tích xạ điện từ đựơc hấp thụ hay phát xạ điện tử, phân tử, nguyên tử hay ion mẫu đo dịch chuyển từ mức lượng cho phép đến mức lượng khác Việc xác định thành phần hố học, cấu trúc, tính chất hố lý bề mặt khối vật liệu có ý nghĩa quan trọng Công nghệ Vi điện tử, Quang điện tử, Công nghệ Vật liệu Hiện ngày có nhiều phương pháp thiết bị ứng dụng lý thuyết phổ học sử dụng khơng phòng thí nghiệm mà công nghiệp nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm, xác định tính chất đặc biệt công nghệ chế tạo vật liệu thiết bị sử dụng lĩnh vực sống Trong tiểu luận này, tác giả đề cập đến phương pháp phân tích phổ sử dụng trình nghiên cứu vật liệu phát quang Một phương pháp phổ huỳnh quang, bao gồm có phổ huỳnh quang (Photoluminescence) phổ kích thích huỳnh quang (Photoluminescence Excitation) Một số kết thực nghiệm đưa bước đầu đánh giá vật liệu phát quang I.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.Tương tác ánh sáng vật chất Khi chiếu ánh sáng vào vật chất tuỳ theo ánh sáng chiếu vào mà ánh sáng va chạm bị hấp thụ vật chất Khi va chạm, va chạm đàn hồi ta có tán xạ Rayleigh, va chạm không đàn hồi ta co tán xạ Raman Tán xạ Raman thường có vạch : vạch Stokes ứng với photon tán xạ không đàn hồi bị lượng, vạch Anti-Stokes ứng với vạch tán xạ không đàn hồi thu lượng Hình Khi nguyên tử hay phân tử hấp thụ photon chuyển trạng thái từ trạng thái lên trạng thái kích thích Các trạng thái kích thích cao thấp tuỳ thuộc vào bước sóng ánh sáng chiếu vào Phân tử trạng thái kích thích khoảng thời gian ngắn bị phân rã Phân rã phát xạ không phát xạ Nếu trạng thái kích thích phân rã phát xạ photon, tốc độ hồi phục tổng xác suất dịch chuyển tới tất trạng thái cuối i Tổng tốc độ hồi phục nghịch đảo thời gian sống τ trạng thái kích thích : = ∑ A fi τ f Hình 2: mơ tả q trình hấp thụ trình phân rã phân tử Khi hấp thụ photon, phân tử chuyển từ mức G → S3 thời gian ngắn (10-15s) Sau phân tử chuyển trạng thái từ S → S1 thời gian 10-11 s, từ S1 → G thời gian dài 10-9 s Các chuyển mức S3 → S2 bị cấm Các dịch chuyển đặc trưng cho loại nguyên tử phân tử Mỗi nguyên tử phân tử có sơ đồ lượng đặc trưng Dưới sơ đồ lượng ion kim loại chuyển tiếp : Hình Ion kim loại chuyển tiếp lớp 3d có e (Cr 3+,Mn4+) e (Mn2+,Fe3+) chiếm trạng thái Tuỳ theo môi trường ma tương ứng với tính chất phổ khác Khi tinh thể ion bao quanh anion,nên bền vững Trong trường hợp cấu trúc bát diện với cấu hình 3d orbital 3d suy biến bội năm phân thành suy biến bội ba suy biến bội hai Hai kiểu gọi orbital t orbital e Năng lượng t2 e khác 10Dq Khi có nhiều điện tử, điện tử tương tác với Nếu điện trường tinh thể mạnh bỏ qua điện trường tĩnh, trạng thái lượng với cấu hình d N electron phụ thuộc vào số e chiếm mức t e Với dN có N+1 mức lượng : e N, t2eN-1, …,t2N Năng lượng với mức t2n eN-n : E(n,N-n)= [-4+6(N-n)] Dq Quá trình tương tác photon –phân tử bao gồm : hấp thụ phát xạ Phát xạ có loại : phát xạ tự phát phát xạ kích thích Hình mơ tả chế Hình Photon phát q trình phát xạ có chung đặc điểm với photon bị hấp thụ Năng lượng photon : hυ mn = E m − E n Q trình phát xạ tự phát liên quan đến phổ huỳnh quang Xác suất dịch chuyển từ trạng thái i tới trạng thái f hấp thụ lượng photon xác định công thức sau : Pfi = ( 2π /  ) V fi δ ( E f − E i −  ω ) f Vi Vfi phần tử ma trận dịch chuyển , V toán tử lượng biểu thị cho lượng tương tác trường xạ với tâm phát quang Nếu dịch chuyển trình lưỡng cực điện số hạng tương tác V= p.E, với E cường độ điện trường p toán tử tương tác lưỡng cực điện có dạng sau: p = ∑ e.ri i Trong trường hợp phần tử ma trận p.E trạng thái i f khơng q trình lưỡng cực điện bị cấm Khi dịch chuyển trình lưỡng cực từ, số hạng tương tác phần tử ma trận V= µ B, µ tốn tử mơmen lưỡng cực từ B độ lớn xạ từ trường Tốn tử mơmen lưỡng cực từ cho cơng thức sau: µ=∑ i e ( li + 2si ) 2m µ tính tất điện tử tâm phát quang, l i si tương ứng toán tử quỹ đạo toán tử spin Các phần tử dịch chuyển lưỡng cực từ khác không, trừ ∆ S = ∆ L = 0, điều quy tắc lựa chọn spin Toán tử r q trình lưỡng cực điện có tính lẻ, hàm sóng trạng thái i f có tính chẵn lẻ, nghĩa hai chẵn lẻ, khí f ri = nói trình lưỡng cực điện bị cấm quy tắc chẳn lẻ, hay dịch chuyển bên cấu hình bị cấm Tốn tử tương tác lưỡng cực từ µ có tính chẵn, có quy tắc lựa chọn dịch chuyển lưỡng cực từ cho phép, trạng thái ban đầu trạng thái cuối phải tính chẵn lẻ Một đại lượng quan tâm tính chất quang xác suất dịch chuyển tự phát trạng thái kích thích f trạng thái thấp i biết xác suất dịch chuyển tự phát Einstein Afi Khi dịch chuyển xạ trình lưỡng cực điện, xác suất dịch chuyển tự phát Einstein Afi là: A fi = gi ε0 số điện, 4e  E eff ω  ∑ πε  c  E i, f    n  < f | r | i >    số Planck rút gọn, c vận tốc ánh sáng ω chân không, n chiết suất mạng nền, tần số photon, gi số suy biến trạng thái ban đầu, gi = 2Ji+1, (Eeff/E0)2 liên quan đến trường cục để diễn tả khác điện trường vị trí tâm tới trường trung bình xung quanh Đối với ion trường hợp đối xứng cao Eeff/E0 = (n2+3)/2 Đối với hai trình xạ lưỡng cực điện lưỡng cực từ, xác suất dịch chuyển tăng với ω3 , ω lượng photon Kết ion trạng thái kích thích chuyển tới trạng thái thấp hơn, xác suất phân rã xạ thay đổi theo luỹ thừa bậc khe lượng trạng thái ban đầu trạng thái cuối Trong phân rã không phát xạ lượng giải phóng phonon, xác suất phân rã không xạ tăng khe lượng giảm, ngược với trình phát xạ Đây vấn đề quan trọng để biết có hay khơng giá trị tới hạn khe lượng, mà lớn giá trị trình phát xạ trội nhỏ q trình khơng phát xạ trội W(n) xác suất trình hồi phục n phonon giả thuyết tỉ số trình hồi phục phonon thứ n tới phonon thứ (n-1) không đổi, đặc trưng cho tinh thể mạng nền, đặc trưng ion khơng phụ thuộc vào n W (n) = γ
- Xem thêm -

Xem thêm: tiểu luận vật liệu nano xúc tác quang, tiểu luận vật liệu nano xúc tác quang, Do ánh sáng kích thích thường có cường độ thay đổi theo thời gian, tín hiệu huỳnh quang sẽ không đo như 1 giá trị tuyệt đối mà thường biểu diễn thành dạng hụ thuộc vào nồng độ như sau :, Hình 10 Phổ PLE của nano ZnS:Mn2+, Sự phụ thuộc của điều kiện ủ đến cường độ phổ huỳnh quang

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay