Nghiên cứu tổng hợp các chất phát quang trên cơ sở ytri oxit và ytri photphat pha tạp bởi europi, tecbi và xeri1166

1 Đặt vấn đề GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Vic s dng ch      c ch to  t ki  ng phù hp v  ng tit ki  ng  c th gii Hin  c ta có mt s  sn xu gnh quang, nhiên nguyên liu cht phát quang cu phi nhp t c Các ch      ytri oxit kim loi photphat pha tp bt him có vai trị quan trng cơng nghip hình vic sn xu     u qu chiu  i gian s dng dài tit kic bit cht phát quang ytri oxit pha tp bi europi hin cht phát quang   quan trng nht công nghi c s dng  nh quang, ti vi phân gii cao, thit b chiu, hin th n áp th ng tia catot, hình hin th plasma hình phát x ng Do vy vic nghiên cu tng h    c tính phát quang ca cht phát quang nhnh tranh ca   n xu      ng cho ngành cơng nghip hình m   n c c nhà rõ ràng có ý c thc tin quan trng  c bic ta có ngun t him d dng Trong vic tng hp ch hình thái ht, c tinh th  phát quang ca sn phm ph thuc ng hu kiu ch Trong công nghip cht phát quang Y2O3:Eu3+ ng  u ch    pha rn nung  nhi cao 1400-1500°C vài gi Các ht phát quang tng hp  nhi ng ln, cn phi nghin thành bt mn Hiu qu phát quang gi trình nghin hình thái hc ca ht  i Do tm quan trng v công ngh, mt s ng hu ch Y2O3:Eu3+ c hình thành phát tri-gel, kt ta, phun nhit phân t cháy gel Mục tiêu luận án: Mc tiêu ca lun án nghiên cu gii pháp công ngh mi vic tng h    c tính phát quang ca cht phát quang kho sát; nghiên cu th nghim ng dng s n phm cht phát quang Nội dung luận án (1) Nghiên cu tng hp cht phát quang Y2O3 ng kt ta bin tính (2) Nghiên cu tng hp cht phát quang Y2O3 pháp nung phân hu tin cht mui axetat hay nitrat (3) Nghiên cu tng hp cht phát quang ytri oxit kích hot bi tecbi x tin cht mui axetat có mt ph gia tr chy (4) Nghiên cu tng hp cht phát quang ytri photphat kích hot b           tin cht mui axetat - photphat Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Lup cách nhìn tng th v gii pháp công ngh mi vic tng h    c tính phát quang to cht phát quang nn ytri oxit ytri photphat kích hot bt him Eu3+, Tb3+ Ce3+ Sn phm ca lun án cht phát quang phát bc x c bin to trin vng ng dng ln tt c c s dng cht phát quang n Những điểm luận án Lu i pháp công ngh mi t c s liu khoa hc mng h 2O3 YPO4 -    c gii pháp công ngh m  ng kt ta bi     y tin cht mui axetat/nitr        a cht phát quang nn ytri oxit ytri photphat pha tp bi europi, tecbi xeri -              2O3               amoniac hay             Y1,8Eu0.2O3   - 10000         c thêm cht trng cn thi       dung dch cha mui axetat ca ytri europi s dng tác nhân kt ta amoniac cht phát quang Y1,96Eu0,04O3 to thành có dng hình cu vi c ht 20  40 nm, có  phát quang mng 1,3 ln so vi mng tng hu kin s  dng tác nhân kt ta ure - ng RE pha t ch  quang Y2O3  4              -                           0  u Y0,99Ce0,01PO t phát quang cao nht nung tin chc 1h  nhi 600 o (1) 3COO, NaCH3COO, LiCH3 +< Na+< Li+                  (1) hàm lượng Ce chọn từ tài liệu tham khảo Cấu trúc luận án Lun án có 140 trang gm: M - Tng      -    u (12 trang),  - Kt qu tho lun (82 trang), Kt lun (2 trang), Danh mc công trình khoa hc cơng b n lun án (1 trang) Tài liu tham kho (10 trang) Trong lun án có bng 118 hình v Liên  n lun án có 107 tài liu tham kho cơng trình khoa hc cơng b NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Mơ hình vùng lƣợng vật rắn Gii thiu chung v  ng vt rn, khi ngun cho hing dn, phát quang ca vt liu 1.2 Chất phát quang Gii thiu chung v i, trình phát quang, thành phn cu to ch  ng dng ca cht phát quang cuc sng 1.3 Chất phát quang hoạt hóa nguyên tố đất - Gii thiu v t him; -  ct him; - ng dng ca cht phát quang dùng nguyên t t him 1.4 Chất phát quang Y2O3:Eu 3+ Khi Eu3+ c kích thích lên m  ng cao s nhanh chóng phc hi v mng th vch vùng nhìn thng vi chuyn dn t 5D0 7 Fj lp 4f6 (j =  6) Các chuyn di xy s tách mc ng ca trng thái F j bng tinh th Hunh qua ca ion Eu3+ xy chuyn dn t 5D0  7F2  c sóng khong 610 ÷ 630 nm 1.5 Chất phát quang Y2O3:Tb3+ Ion Tb3+ phát bc x màu xanh dng ph nhiu vch chuyn di 5D3,4  7Fj lp 4f8 (j = ÷ 6), bao gm phát bc x c bin chuyn di 5D3 7 Fj bc x màu xanh chuyn di 5D4 7Fj 1.6 Chất phát quang Y2O3:Ce3+ Ion Ce3+ ch có mn t  lp 4f Trn sinh hai 2 -1 mc F5/2 F 7/2 cách mt khong c 2000 cm electron có kh  hin spin (a+1)/2 hoc (a  1)/2 Trng thái kích thích 4f0 5d1 ca Ce 3+ b tách bng tinh th n thành phn, cách tng cng khong 15000 cm-1, ph thuc m ng tinh th T trng thái kích   n t s  hi phc v tr   bn phát bc x c bin ng vi chuyn dn t 5d (2   2 F 5/2, 2F7/2) Do m  ng ca Ce3+ ph thuc m  ng tinh th nên ph phát bc x có dng di rng vi nh cc i  c sóng nm khong 360  440 nm  vi cht phát quang nn ytri photphat kho sát 1.7 Các phƣơng pháp tổng hợp chất phát quang khảo sát -  cht rn; - Png kt ta; - - gel; - y luyn Chƣơng - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các thiết bị hóa chất cần thiết Thit b: Mt s thit b chính: Lị nung Nebertherm có tmax = 1750oC, cân Prec  xác 0,1mg, máy khu u nhit, thit b chp phân tích nhit DSC, chp SEM, XRD, ph hunh quang, bình hút m Hố cht: Y2O3 99,9%, M = 225,81g/mol (Merck), Eu 2O3 có M = 351,92g/mol (Merck), Tb 4O7 (Merck), Ce(SO4)2 (Merck), CH 3COOH, HNO3 H3PO4 (AR), NH3 (AR), urê (Merck), Li2CO3; NaCH3COO; KCH3COO (Merck) 2.2 Điều chế chất phát quang sở ytri oxit ng kt ta bin tính Các mu t hi     u ch hòa tan t hi   ng Các mut hic ly vi t l  l mol ca cht phát quang cu ch ng hp có b sung natri axetat, t l mol natri tt him 1:1 Hòa tan mui phi liu m  c ti thiu thêm tác nhân kt ta amoniac 25% (l    i s  mol tính tốn) hay ure (l o o Khuy  60 C (mu thêm amoniac) hay  80 C (mu thêm ure) n hn hp cc sánh li cho vào bình hút m  Ti  nhiên không thêm tác nhân kt ta ng hp có b sung natri, kali hay liti axetat vi vai trò ch nhng ion kim loi kim s di t  4% mol, ng hp s dng vi vai trò ph gia tr chy t l mol kim loi kim tt him 1:1    photphat Ti    mc 2.2.2, nhiên có b sung vao dung dt him mng cn thit axit photphoric cho s  mol H3PO4 bng s mol tng ca Y Eu Cô cn dung dc có khun khơ nung mu tin cht  nhi cao vi t nâng nhit 100 to sn phm Nung tin ch cp   nhi    ng 1h vi t  nâng nhit 10 o C/phút Sn ph  ánh giá b      XRD, chp ph hunh quang SEM Vm ti xut cho phép d u khin thành phn tin chng nht cao,  dàng cho thêm ph gia cn thit Các cu t nguyên lic tip xúc  c nguyên t to tin cht hot tính vy cho phép gim nhi nung kt 2.4 Các phƣơng pháp phân tích Các kt qu v phân tích nhi    t b NETZSCHSTA 409 PC/PG ti B mơn Hóa Du -  i hc Bách Khoa Hà Ni ti Vin khoa hc k thut quân s Gi  nhiu x  Advance, Bruker ti Khoa Hóa  i hc Khoa hc t  i hc quc gia Hà ni máy Siemen D5000  Vin Khoa hc Công ngh Vit Nam hay thit b XRD Panalytical- Vin khoa hc công ngh quân s Ph hunh    i phịng thí nghim tr m ca Vin Khoa hc Vt liu  Vin Khoa hc Công ngh Vit Nam, ph k Acton CCD Pexis ca Hãng Instrument, M i Vin HAST  ng i hc Bách Khoa Hà Ni Thit b chp nh hi  n t quét SEM S4800, Nht Bn  Vin khoa hc vt liu Vit Nam Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu tổng hợp Y2O 3:Eu theo phƣơng pháp đồng kết tủa biến tính 3.1.1 Tng hp Y2O3:Eu t mui ytri europi nitrat amoniac Các phi liu có t l mol Y:Eu = 1,8:0,2 (10 % mol Eu so v i tng s mol ca ytri europi) tin cht ng kt ta I u ch theo   mc 2.2.1 Kt qu v phân tích nhit mu tin cht cho thy:  ng DSC có pic thu nhit  nhi 115,0 oC; 211,2 oC; 254,9 oC; 366,6 oC; 439,2 o C; 473,9 o C pic ta nhit  289,2 oC, 1100 oC (pic tỏa nhiệt hướng lên trên) Pic ta nhit  289,2 oC ng vi phn ng cháy ca amoni nitrat tin cht Vi pic thu nhit, pic  115,0 o C ng vi mc vt lý vi khng gim 11,77% Pic thu nhit  211,2 o C có l q trình m c kt tinh Các pic thu nhit tip theo trình phân hy Y(OH)3 Eu(OH)3 Trong khong nhi 600 - 1200 oC khng ca mu g   i chng t  nhi  khong 600 oC hn hp   phân hy hoàn toàn Pic ta nhit  1100oC ng vi phn ng gia Y2O3 Eu 2O3 to thành Y1,8Eu 0,2O TG /% DSC /(mW/mg) exo 100 Mass Change: -11.77 % 4.0 90 Mass Change: -5.58 % [1] 80 Peak: 289.2 °C 3.0 Mass Change: -24.01 % 70 2.0 60 Mass Change: -17.18 % Area: -142.4 J/g 1.0 Area: -17.02 J/g 50 Area: -7.203 J/g Area: -452.7 J/g Area: -34.36 J/g Peak: 473.9 °C 40 Mass Change: -12.89 % Area: 80.09 J/g Peak: 211.2 °C Peak: 366.6 °C Peak: 254.9 °C 30 Mass Change: -0.30 % [1] Peak: 439.2 °C -1.0 Peak: 115.0 °C 200 400 600 Temperature /°C 800 1000 1200 Admin 19-04-2011 10:11 Instrument: File: Project: Identity: Date/Time: NETZSCH STA 409 PC/PG 49-2011 Y(OH)3.dsv 49/2011 Y(OH)3, 15.900 mg 042011 4/16/2011 10:39:10 AM Sample: Reference: Material: Correction File: Temp.Cal./Sens Files: Laboratory: Operator: Correction 1200C 10C_min KK cub 3mg Al2O3.bsv Calib new 27 01 07.tsv / Calib nhay 27107.esv Mode/Type of Meas.: Segments: Crucible: Atmosphere: TG Corr./M.Range: DSC-TG / Sample + Correction 1/1 DSC/TG pan Al2O3 O2/30 / N2/0 020/30000 mg PCM T.D.Duc Range: Sample Car./TC: 30/10.00(K/min)/1200 DSC(/TG) HIGH RG / S DSC Corr./M.Range: Remark: 020/5000 µV Hình 3.1 : Giản đồ phân tích nhiệt mẫu tiền chất I Kt qu v XRD ca mu nung  600 oC, 800 o C 1000oC (mu (2) 1.6, 1.8 1.10 ) cho thy  nhi kho sát s n phm to cha nht mt pha Y2O cu trúc lu chng t    ng tinh th ca cht n i dng thay th, sn phm thu c có dng Y1,8Eu0,2O3ng Eu pha tu có s ng v bán kính gia ion Eu3+ Y3+  pic cao sc nét vc tính tinh th ca mu t nhi    rng bán ph ca pic nhiu x vy gim  c ca c ht g         Hình 3.5 : Giản đồ XRD mẫu Y1,8Eu0,2O3 nung 1h  600, 800 10000C (2) Lưu ý : mẫu 1.10 nghĩa mẫu nung 10000 C Ph hunh quang (PL) ca mu 1.6 - 1.10 bao gm vch nm vùng ph   Các vch ng vi s chuyn t mc kích thích 5D n mc 7FJ      a ion Eu3+ Vch phát  mnh nht  c sóng max= 611nm ng vc chuyn D0 n mc F C  phát quang ca m     c tính tinh th c ht ca sn ph c tính phát quang ca mc sau nung chng t ion kích hot Eu3+ i cht nn V c ht hình thái, mu c có s  kt t mnh gia ht vi kích c i t 0,05  0,3 m 18000 1.10 16000 14000 Intensity, CPS 1.9 12000 1.8 10000 1.7 1.6 8000 6000 4000 2000 560 580 600 620 640 660 wavelength(nm) Hình 3.6: Phổ phát quang (PL ) mẫu Y 1,8 Eu0,2 O3 nung 1h 600 10000C Hình 3.7: Ảnh SEM mẫu Y1,8Eu 0,2O3 nung 10000C 1h (mẫu 1.10) Ảnh hƣởng phụ gia trợ chảy CH 3COONa Các phi liu Y2O3 Eu2O3 NaCH3c ly theo t l mol Na:Y:Eu = 1:0,98:0,02 tin cht II  u ch    ng kt ta bin tính Nung phi liu  nhi khác t 600 o  1000 C Kt qu v XRD  nhi kho sát ch xut hin pic nhiu x ca Y2O3 chng t ion Eu3+ t ni dng tp cht thay th to thành oxit dng Y1,96 Eu0,04O3 Ngồi khơng có pic nhiu x ca Na2O  c to thành s  phân hy natri axetat vy có th cho rng ngồi vai trò tr chy, Na2O   vi Y1,96Eu 0,04O to thành dung dch rn dng Na 2O-Y 1,96Eu0,04 O3 hay NaY0.98 Eu0,02 O2 m ph PL ca m mu không b sung ph gia v  nung Mu 2.9 (có cha cht ph gia NaCH 3COO) phát quang mu so sánh 1.9 (không cha cht ph gia) 8,6 ln Sn phc bao gm ht dng gn hình cu kt kh hc khong 0,1  0,2 m 2.10 70000 65000 60000 55000 50000 2.9 Intensity, CPS 45000 40000 2.8 35000 30000 25000 2.7 20000 1.9 15000 10000 5000 -5000 540 560 580 600 620 640 660 wavelength(nm) Hình 3.12: Phổ PL mẫu NaY0,98Eu0,02O2 nung 1h 700 - 10000C Hình 3.13: Ảnh SEM mẫu NaY0,98Eu 0,02O nung 1h 1000 C 3.1.2 Nghiên cu tng hp Y2O3:Eu t mui ytri europi axetat s  dng tác nhân kt ta ure Các anion mui tác nhân kt ta khác có th ng n q trình to tin cht vy c tính ca sn phm sau nung Phi lic ly theo t l c nung  900oC 1h Gi XRD ca mc có d hình 3.5 cho phép kt lun sn phm to thành có dng Y1,96Eu0,04 O3 cu trúc l m v ph PL l hình 3.6 - sn phc s dng 3+ tác nhân kt t phát quang cao chng t ion kích hot Eu n ca cht nn V hình thái, sn phm có dng hình cng nht vi c ht 30  ng hp s sng tác nhân kt ta amoniac (mc 3.1.3) cht phát quang Y1,96Eu 0,04O3 to thành có dng hình cu vi c ht 20      phát quang mnh ng 1,3 ln so vi mng tng hu kin s dng tác nhân kt tc l tác dng làm phân tán tin cht  tin cht ho     y thu c sn ph  3.3 Tổng hợp chất phát quang Y2O3:Eu theo phƣơng pháp nung phân hủy tiền chất muối axetat Các phi liu Y2O3 Eu2O3 c ly theo t l mol Y:Eu = 0,98:0,02 tin cht VI u ch y tin cht mui axetat Kt qu v gi XRD cho thy nung 1h  nhi t 600  1000oC nung  1000oC khong thi gian t   n 120 phút t       - sn phm to thành Y2O3 cu trúc lt pha tng tinh th ca cht ni dng tp cht thay th, sn phc có dng Y1,96 Eu0,04O3c tính tinh th ph PL ca mu t thi gian nung -             m nung   rng bán ph ca góc nhiu x gi  c ca c ht g       12000 10000 6.10(120') 8000 6000 6.10(90') 4000 6.10(45') 2000 6.10(30') 20 30 40 50 60 70 Hình 3.36: Giản đồ XRD mẫu 6.10 nung 1000 0C 30, 45, 90, 120 phút 6.10(120) 6000000 6.10(90) 5000000 6.10(60) PL 254 - slit 1-1 T2 (CPS) 4000000 3000000 6.10(45) 2000000 1000000 580 590 600 610 620 630 Wavelength (nm) Hình 3.37: Phổ PL mẫu 6.10 nung 1000 0C thời gian 45, 60, 90, 120 phút 10 V  ng ca nhi  nung t  c sn phm, kt qu nh SEM cho thy mu có dng gn hình cu vi c hng t 30  60nm nung 1h  nhi i t 600 - 1000 oC Hình sau nh SEM ca mu nung  8000C  mu 6.8 Hình 3.43: Ảnh SEM mẫu 6.8 Ảnh hƣởng hàm lƣợng europi tới độ phát quang Các kt qu XRD ca mu sau nung 1h  1000 C vng Eu t -  Sn phm to thành có dng Y2-x EuxO3 cu trúc li t n 0,2 Theo ph PL    ng europi phát quang tt nht 6% mol Vi hàm ng lp cht làm gi phát quang M pha tp ln   gn v bán kính ca Y3+ Eu3+ Kt qu t   i kt qu ca mt s tác gi khác tng htruyn thng - ng ion kích hot europi làm gim phát quang 6% mol hay 5% mol m cng h xut 10000 8000 10% Eu 6000 6% Eu 4000 4% Eu 2000 1% Eu 20 30 40 50 60 70 Hình 3.38: Giản đồ XRD mẫu với nồng độ Eu khác 11 6% 10000000 8000000 4% T2 (CPS) 6000000 2% 1% 8% 4000000 10% 2000000 590 600 610 620 630 Wavelength (nm) Hình 3.39: Phổ PL mẫu nung 1000 0C với nồng độ Eu khác Khi s dng mui axetat ca Li, Na, K     nhy v  ng 1% mol, mu b sung Li nung 1h  10000C  mu 6.10 (Li) phát quang mnh nht, lu so sánh 6.10 khong ln u có l ion Li+ có bán kính ngun t nh + K+, nên d c bát din hay t din tinh th cht nn ng Li t - 6% mol, mng Li t -   so vi mu 1% mol Li 6.10 (Li) 8000000 6.10 (Na) 6.10 (K) 6000000 T2 (CPS) 6.10 4000000 2000000 600 650 Wavelength (nm) Hình 3.40: Phổ PL mẫu bổ sung 1% mol chất tăng nhạy Li, Na, K Ảnh hƣởng phụ gia trợ chảy kim loại kiềm axetat (mục 3.4)  Na, K)  10000C hoàn   -  2O3 12  1,96Eu0,04O3 Các oxit    2O (M= Li, Na, K)                2O Y1,96Eu 0,04O3 hay MY0.98Eu 0,02O2 V  phát quang ca m nhi c tính tinh th ca mi mu nung 10000C  thi gian khác nhau, m phát quang cao  S gi phát quang ca mu nung t 90 - 120 phút có l kéo dài thi gian nung, ht kt khi nhim tính phát quang ca sn phm M    phát quang l  u 8.10 (K) khong 1,13 ln, l  u 7.10 (Na) khong 2,0 ln l  mu so sánh 6.10 khong 2,5 ln Các mu có dng hình cu vi c ht i t 30  60 nm Hình 3.64: Ảnh SEM mẫu 8.10 (K) Ngoài ty tin cht mui, anion khác   n thành phn ca tin ch  c, v  c tính ca sn phm sau nung Các k t qu v vic tng hp cht phát quang Y2O 3:Eu they tin cht mui nitrat cho kt qu  (mc 3.2) Sn ph c có dng Y1,8Eu0,2O3 nung tin cht 1h  600 - 1000oC Tuy nhiên, khác vi ng hp s  dng mui axetat s n phm to thành - mu 5.10 có dng que kt khi mnh vi chii phm vi rng t 100  400 nm 13 Hình 3.18: Ảnh SEM mẫu 5.10 3.5 Tổng hợp chất phát quang Y 2O3:Tb3+ Ảnh hƣởng hàm lƣợng Tb đến dang pha độ phát quang Chun b mu tin cht theo trình t ch  mc 2.2.2, vi hàm ng tecbi kho sát - 6% mol Nung mu tin cht 1h  1000o C Kt qu v XRD (hình 3.79) cho thy sn phm tu Y2O3 u trúc lc không xut hin pic nhiu x ca 3+ tecbi chng t ion Tb n sn phm to thành có dng i t Y1,98Tb0,02 O3 n Y1,88Tb 0,12O3 Theo ph PL m phát quang ln nht ng vi n  Tb 1% mol Theo kt qu XRD, hàm i dng tp cht thay th lên ti 6% Ph 3+   p cht làm gi  phát quang Ngồi ion Tb có cu hình 4f8 có th b oxi hóa bi oxi khơng khí chuyn v cu hình bn 4f7       ng tecbi làm gi  phát quang (hình 3.82) 800 700 6% 600 500 D 4% 400 300 3% 200 100 1% A Hình 3.79: Giản đồ XRD mẫu theo hàm lượng Tb 14 1% 150000 PL 254 - Slit 1-1 T2 2% 100000 3% 4% 50000 6% 450 500 550 600 Wavelength (nm) Hình 3.82: Phổ PL mẫu theo nồng độ Tb Ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian nung đến độ phát quang Nung tin cht X - 1% mol tecbi  nhi  800, 900 1000 C vi t nâng nhit 10o C/phút Kt qu ph PL (hình 3.80) cho thy m phát quang mnh nht, ln 7,1 ln Ph PL gm vch ng vc chuyn 5D 4 7FJ vi J = 36 ca ion Tb+3 Pic phát x mnh nht có màu lc  c sóng 542 nm ng vi c chuyn 5D4 - 7F5 , pic khác  480, 584, 620 nm ng vi c chuyn 5D - 7F 6, 5D4 - 7F5 5D4 - 7F3 o V ng ca thi gian nung, kt qu ph PL ca mu nung  1000 C thi gian khác t 30 - 120 phút ch rng mu  phát quang cao nht S gi phát quang ca mu nung 90 - 120 phút có l thi gian nung ln ht kt khi nhi phát quang ca sn phm (hình 3.81) 10.10 PL 254 - slit 1-1 150000 100000 T2 (CPS) 10.9 450 500 550 600 650 Wavelength (nm Hình 3.80: Phổ PL mẫu 10.8 – 10.10 15 20000 PL 254 - Slit 1-1 15000 T2 (CPS) 10000 10.10(60) 10.10(90) 10.10(30) 10.10(120) 5000 50 55 Wavelength (nm) Hình 3.81: Phổ PL mẫu 10.10 theo thời gian nung 30, 60, 90, 120 phút Ảnh hƣởng muối kim loại kiềm axetat Phi lic ly theo t l MY0,98Tb 0,02O2 vi M cation kim loi kim axetat (M Li, Na, K), nung 1h  1000 C - kí hing mu 10.10 (Li), 10.10 (Na), 10.10 (K) Ph PL cho thy mu có thêm ion kim loi ki phát quang lt nhiu ln so vi mi chng S  phát quang   loi kim kho sát có tính tr chy phn ng pha rc tính tinh th ca sn phm sau nung Mu b sung Li phát quang mnh nht lu b sung K, Na mi chng 1,7; 2,0 6,5 ln (hình 3.83) Gi  XRD ca m     phát quang cao nh    hình 3.79, sn phm to thành vy có dng LiY0,98 Tb0,02 O2 vi c ht khong 0,6 m có s kt t gia ht (hình 3.85) 1400000 1200000 PL 254 - slit 1-1 10.10 (Li) 1000000 CPS 10.10(K) 10 10 (Na) 400000 10.10 200000 450 500 550 600 nm Hình 3.83: Phổ PLcủa mẫu 10.10, 10.10 (Li), 10.10 (Na) 10.10 (K) 16 Hình 3.85: Ảnh SEM mẫu 10.10 (Li) 3.6 Tổng hợp chất phát quang Y 2O3 :Ce3+ Tin cht XI u ch   y tin cht mui axetat vi t l mol Y:Ce = 1,98:0,02 nung 1h  nhi o 800, 900 1000 C Theo kt qu ph PL, mu 11.8 h quang, mu có ph hu ánh sáng màu xanh  c sóng max phát quang ca mu mnh (hình 3.86) V ng ca ph gia kim loi ki c ly theo  l MY0,98Ce0,02 O2 Ph PL ca mu nung 1h  1000 0C cho thy mu có s dng natri hay kali axetat làm tu oxit to có tính kim m2O làm cho ion Ce3+ d b oxi hóa bi oxi khơng khí lên Ce4+(hình 3.87) 70000 60000 50000 T2 (CPS) PL372- Slit 1-1 11.10 40000 30000 11.9 20000 11.8 10000 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Wavelength (nm) Hình 3.86: Phổ PLcủa mẫu 11.8, 11.9 11.10 17 80000 11.10(Li) 70000 60000 50000 PL372-Slit 1-1 CPS 40000 11.10 30000 20000 11.10 10000 11.10(Na) -10000 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Wavelength (nm) Hình 3.87: Phổ PL mẫu 11.10, 11.10 (Li), 11.10 (Na), 11.10 (K) V kt qu XRD, m phát quang cao nht ch có pha nht Y2O3 vy sn phm dung dch rn dng Li 2O Y1,98Ce 0,02O3 hay LiY 0,98Ce0,02O2 Kt qu nh SEM  hình 3.88 cho thy sn phm có dng gn hình cu vi c khong 0,2 - 0,4 m Hình 3.88: Ảnh SEM mẫu 11.10 (Li) 3.7 Tổng hợp chất phát quang YPO4:RE (RE Eu, Ce, Tb) 3.7.1 Tổng hợp tính chất phát quang YPO :Eu Các phi lic ly theo t l mol Y:Eu = 0,98:0,02 tin cht XII u ch theo py tin cht mui axetat - photphat ch  mc 2.2.3 Ph PL ca mu sau nung 1h  600 - 1000oC (hình 3.91) gm v mnh nht  max= 620 nm ng vc chuyn D0 n mc 7F2 ca ion Eu3+ Dng ph PL ca mnh chc to thành nung tin cht 1h  nhi n 1000 0C 18 12.10 60000 12.9 50000 12.8 40000 CPS PL 254 - Slit 1-1 12.7 30000 12.6 20000 10000 -10000 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình 3.91: Phổ PL mẫu 12.6 -12.10 Kt qu gi XRD ca mu 12.10 (hình 3.92) cho thy sn phm to thành YPO4   ng xenotim cu trúc t  u chng t ion pha ti ca cht nn sn phm có dng Y0,98Eu 0,02PO4 Kt qu chp nh SEM ca mu 12.10 bao gm hng nht có c khong 70 nm ( hình 3.93) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau 12-10 500 d=3.443 400 300 Lin (Cps) 200 d=2.141 d=2.557 d=2.435 100 d=2.268 d=1.719 d=1.928 d=1.537 d=1.763 d=1.813 d=2.749 d=1.381 d=1.506 d=1.681 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Truong BK mau 19-10.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 01-074-2429 (C) - Xenotime (Y) - YPO4 - Y: 14.76 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 6.87800 - b 6.87800 - c 6.03600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - Hình 3.92: Giản đồ XRD mẫu 12.10 Hình 3.93: Ảnh SEM mẫu 12.10 19 70 3.7.2 Tổng hợp tính chất phát quang YPO4 :Tb Các phi lic ly theo t l mol Y:Tb = 1,98:0,02 tin cht XIII u ch ty tin cht mui axetat  photphat Ph PL ca mu nung 1h  600 - 1000 C (hình 3.95) gm mnh nht màu lc  max= 542nm ng vc 3+ chuyn D4 - F5 ca Tb v  nung Mu 13.10 nung  1000 0 phát quang ln nht 13.10 35000 30000 13.8 13.9 13.7 T2 (CPS) 25000 20000 15000 13.6 10000 5000 500 550 600 Wavelength (nm) Hình 3.95: Phổ huỳnh quang mẫu 13.6 – 13.10 Kt qu gi XRD ca mu 13.10  mu 12.10 vy sn phm có dng Y0,99Tb0,01PO M pic nhiu x ln  u 12.10 Theo kt qu nh SEM, mu 13.10 gm h  p khong 50 nm có s  có s kt khi gia chúng to thành phin có c khong 300nm (hình 3.98) Hình 3.98: Ảnh SEM mẫu 13.10 3.7.3 Tổng hợp tính chất phát quang YPO4 :Ce Các phi liu Y2O3 Ce2(SO4)3 c ly theo t l mol Y:Ce = 1,98:0,02 tin XIV u ch y tin cht mui axetat  photphat Ph PL ca mu nung 1h  nhi 20 600 - 10000C cho thy mu nung  6000  phát quang l  u nung  nhi cao, Ce3+ d b oxi hóa bi oxi khơng khí chuyn lên Ce4+  phát quang (hình 3.101) 60000 50000 14.6 40000 14.7 CPS 14.8 30000 14.9 20000 14.10 10000 400 450 500 550 600 650 700 750 Wavelength (nm) Hình 3.101: Phổ huỳnh quang mẫu 14.6 – 14.10 Kt qu XRD ca mu 14.10  mu12.10 vy s n phm có dng Y0,98Ce 0,02PO4 cu trúc t   t qu nh SEM mu 14.10 gm hp khong 50 nm có s  có s  kt khi mnh gia chúng (hình 3.100) Hình 3.100: Ảnh SEM mẫu 14.10 Ngồi so vi ch Y2O có dng ng pha tp tng hu kin, cht phát quang  YPO4  phát quang nh ng hn mu YPO4:Tb nung 1h  1000 0C - mu 13.10 phát quang yt nhiu so vi mu Y2O3:Tb có n pha tp - mu 10.10 (hình 3.96) 21 200000 150000 T2 (CPS) 10.10 100000 13.10 50000 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength (nm) Hình 3.96: Phổ phát quang mẫu YPO Y2 O3 kích hoạt Tb 3.8 Thử nghiệm ứng dụng chất phát quang ytri oxit kích hoạt nguyên tố đất Sn phm t  tài ca lu     c th nghim ng dng thành công ch to mc in phát quang làm nguyên liu ca bt phát quang ch tnh quang KẾT LUẬN   c gii pháp công ngh mng kt ta bi y tin cht mu - a cht phát quang nn ytri oxit ytri photphat pha tp bi europi, tecbi xeri ng hp thành công ch   Y2O3  u trúc l   tin ch     10000C v              dng tác nhân kt ta amoniac, s n phm Y1,96Eu 0,04O3 dng hình cu, c ht 20    phát quang mng 1,3 ln so vi mng tng hu kin s dng tác nhân kt ta ure Khi b      n 22 phm to thành dng NaY0.98Eu0,02O  phát quang l ln so vi muY1,8Eu0,2 O3 nung 1h  1000oC n cht muu ch thành công ch     u trúc l  ng Y2-xEu x O3 (vi t n 0,2  ng Eu so vi tng Y Eu thay i t  10% mol), nung tin ch  ng 1h  nhi  6001000oC Các ch    c phát r      c sóng ci 611nm kích thích bi tia UV 254nm v  mnh theo nhi th phát quang ln nht n Eu pha tp 6% mol Khi b sung kim loi kim Li, Na, K y vi n 1% mol, mu b sung Li phát quang mnh nht li chng khong ln Sn phm nung 1h  1000 C có dng hình cu có c ht khong 50   tin cht mui axetat có dng que kt khi m    tin cht mu  n phm to thành dung dch rn dng M 2O-Y 1,96Eu0,04 O3 hay MY0.98 Eu0,02O2 vi M Li, Na hay K Khi nung 1h  10000C mu LiY0.98Eu0,02 O2  phát u Y1,96Eu0,04O3 2,4 ln n cht mui axetat, cht phát quang u trúc lng Y2-x Tb xO3 (vi t n 0,12 - ng Tb so vi ti t  c to thành nung tin ch ng 1h  nhi  1000oC Các cht phát c phát ánh sáng màu lc  c sóng ci 542 nm kích thích bi tia UV v phát quang ci nung 1h  10000 phát quang ln nht n Tb pha t 23   0.98Tb0,02O2 nung 1h  10000C bao gm ht hình cu n v ht c khong 0,6 m   mi chng Y1.98Tb0,02 O3 6,5 l mu nung 1h  10000C LiY0.98 Ce0,02 O2 bao gm ht gn hình cn v ht có c khong 0,6 m có s kt t gia ht phát ánh sáng màu xanh  c sóng ci 450 nm v  phát quang l  i chng ng 1,2 ln n cht mui kim loi axetat - photphat,  u ch thành công ch   u trúc t  dng xenotim Y 0,98Eu 0,02PO4 , Y0,99Tb0,01PO nung tin ch  c 1h  nhi 600 -1000oC v  nung Mu Y0,98Eu 0,02PO nung 1h  1000oC bao gm h ng nht có c kho  c sóng max= 620 nm ng vi c chuyn 5D0 n mc F2 kích thích bi tia UV 254 nm Mu Y0,99Tb 0,01PO phát ánh sáng màu xanh  c sóng max= 542 nm Sn phm gm h  p khong 50 nm có s  có s kt khi gia chúng to thành phin có c khong 300 nm Riêng mu Y0,99Ce 0,01PO t phát quang cao nht nung tin cht thu c 1h  nhi 600oC phát x màu xanh  c sóng max= 442 nm kích thích bi tia UV Sn phm gm hp khong 50 nm có s có s kt khi mnh gia chúng Các cht tng hc có  phát quang nh  ng nn Y2O3 c tng hp u kin v thành phn ch  nung                  24 ...    c tính phát quang to cht phát quang nn ytri oxit ytri photphat kích hot bt him Eu3+, Tb3+ Ce3+ Sn phm ca lun án cht phát quang phát bc x c... 0,2 - 0,4 m Hình 3.88: Ảnh SEM mẫu 11.10 (Li) 3.7 Tổng hợp chất phát quang YPO4:RE (RE Eu, Ce, Tb) 3.7.1 Tổng hợp tính chất phát quang YPO :Eu Các phi lic ly theo t l mol Y:Eu = 0,98:0,02...    a cht phát quang nn ytri oxit ytri photphat pha tp bi europi, tecbi xeri -          