TÍNH CHẤT của vật LIỆU NANO zno2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HÓA HỌC ĐỀ TÀI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO ZnO2 ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP LASER PULSED ABLATION (PLA) SV Nguyễn Hòa – MSSV 1. MỤC LỤC I. Giới thiệu phương pháp laser Pulsed ablation (PLA) 3 II. Tổng hợp hạt nano ZnO2 bằng phương pháp PLA và ảnh hưởng 4 II.1 Vật liệu nano ZnO2 4 II.2 Thực nghiệm 5 II.3 Kết quả 6 III. Tổng hợp ZnO bằng phương pháp gián tiếp thông qua ZnO2 14 III.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sau khi ủ lên hình thái 14 III.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến kích thước hạt 15 III.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến các thông số mạng tinh thể 17 IV. Kết luận 17   I. Giới thiệu phương pháp laser Pulsed ablation (PLA) Trong những năm gần đây, kỹ thuật cắt bỏ bằng xung (laser Pulsed laser ablation PLA) trong môi trường lỏng đã được chứng minh là một trong những kỹ thuật hiệu quả và đơn giản để điều chế kim loại, oxit kim loại, các hạt nano peroxit kim loại. Kỹ thuật PLA để tổng hợp vật liệu có cấu trúc nano từ mục tiêu rắn trong môi trường lỏng có nhiều lợi thế. Thứ nhất, phương pháp này đơn giản nên không yêu cầu các buồng đắt tiền và máy bơm chân không cao và được xem xét như một phương pháp sạch. Quan trọng nhất, nó đã được chứng minh rằng kích thước của vật liệu tổng hợp có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi các thông số khác nhau như: bước sóng laser, thời lượng laser xung, thay đổi độ pH của dung dịch, thêm chất hoạt động bề mặt và thay đổi nhiệt độ của dung dịch. Những thông số này không chỉ thay đổi kích thước và hình dạng của các hạt nano nhưng đồng thời chúng cũng thay đổi các tính chất quang học và điện tử.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HĨA HỌC SEMINAR CUỐI KÌ: MƠN HĨA HỌC NANO ĐỀ TÀI: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO ZnO2 ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ BẰNG SV: Nguyễn Hòa – MSSV: 18140300 PHƯƠNG GVHD: TS Nguyễn Văn An PHÁP LASER PULSED ABLATION (PLA) MỤC LỤC I Giới thiệu phương pháp laser Pulsed ablation (PLA) Trong năm gần đây, kỹ thuật cắt bỏ xung (laser Pulsed laser ablation PLA) môi trường lỏng chứng minh kỹ thuật hiệu đơn giản để điều chế kim loại, oxit kim loại, hạt nano peroxit kim loại Kỹ thuật PLA để tổng hợp vật liệu có cấu trúc nano từ mục tiêu rắn mơi trường lỏng có nhiều lợi Thứ nhất, phương pháp đơn giản nên không yêu cầu buồng đắt tiền máy bơm chân không cao xem xét phương pháp Quan trọng nhất, chứng minh kích thước vật liệu tổng hợp kiểm sốt cách thay đổi thơng số khác như: bước sóng laser, thời lượng laser xung, thay đổi độ pH dung dịch, thêm chất hoạt động bề mặt thay đổi nhiệt độ dung dịch Những thơng số khơng thay đổi kích thước hình dạng hạt nano đồng thời chúng thay đổi tính chất quang học điện tử Hình 1: Sơ đồ sơ đồ máy cho PLA mục tiêu vững với lắng đọng chất gắn trục Hình 2: Sơ đồ minh họa yếu tố kiện PLA Trong hình a, ban đầu hấp thụ xạ laser (được biểu thị mũi tên dài), nóng chảy bắt đầu hóa (khu vực bóng mờ cho biết vật liệu nóng chảy, mũi tên ngắn cho biết chuyển động mặt phân cách rắn-lỏng) Trong hình b, mặt trước nóng chảy lan truyền vào rắn, hóa tiếp tục tương tác laser-chùm tia bắt đầu trở thành quan trọng Tại hình c, hấp thụ xạ laser tới chùm tia, hình thành huyết tương Cuối mặt trước nóng chảy rút dẫn đến đơng đặc lại cuối II Tổng hợp hạt nano ZnO2 phương pháp PLA ảnh hưởng II.1 Vật liệu nano ZnO2 Các hạt nano kẽm peroxit có kích thước hạt nhỏ nm tổng hợp cách sử dụng tia laser cắt xung dung dịch nước với có mặt chất hoạt động bề mặt khác mục tiêu kẽm rắn H2O2 3% Các Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt đến tính chất quang học cấu trúc ZnO nghiên cứu cách áp dụng kĩ thuật quang phổ khác Đặc tính cấu trúc kích thước hạt hạt nano tổng hợp nghiên cứu cách sử dụng phương pháp XRD Sự diện pha khối kẽm peroxit tất mẫu đã, kích thước hạt 4,7; 3,7; 3,3 2,8 nm H2O2 nguyên chất, H2O2 trộn với SDS, CTAB OGM tương ứng nghiên cứu kĩ thuật XRD Để xác định đặc tính quang học, phổ truyền qua FTIR hạt nano ZnO2 điều chế có khơng có chất hoạt động bề mặt cho thấy hấp thụ đặc trưng ZnO2 435 – 445 cm-1 Phổ FTIR cho chất hoạt động bề mặt hấp phụ kẽm peroxit biến trường hợp có CTAB OGM xuất trường hợp có SDS Điều nồng độ micelles SDS quan trọng so với micelles khác chất anion hấp phụ chất hoạt động bề mặt Cả quang phổ FTIR UV – vis hiển thị thay đổi màu đỏ có SDS thay đổi màu xanh lam có CTAB OGM Sự dịch chuyển màu xanh lam cạnh hấp thụ cho thấy đặc tính giam giữ lượng tử hạt nano Các hạt nano kẽm peroxide tổng hợp mơi trường khơng có phụ gia có phổ Raman đạt cực đại 830 – 840 420 – 440 cm-1 Vật liệu kích thước nano thể đặc tính vật lý khác thay đổi số lượng nguyên tử bề mặt lượng bề mặt Diện tích bề mặt tỷ lệ thể tích (S / V) tỷ lệ nghịch với kích thước hạt tăng mạnh hạt có đường kính nhỏ 100 nm Kích thước nanomet vật liệu hạt nano dây nano sản xuất theo phương pháp khác Các báo cáo liên quan đến việc tổng hơp hạt nano ZnO màng siêu mỏng nhiều lớp Zn(OH) chế tạo theo lớp (LBL) phương pháp tự lắp ráp đế thủy tinh ngày nhiều Gần đây, Szabó đồng nghiệp báo cáo việc điều chế kẽm peroxit hạt nano oxit kẽm lớp nano lai tự lắp ráp tạo bề mặt silicon cách sử dụng lớp silicat hectorit PSS (natri polystyren-sulfonat) dạng anion polyelectrolyte Điều chế ZnO2 / poly (axit acrylic) cấu trúc bánh sandwich theo lớp (LbL), phương pháp tự lắp ráp cấu trúc hành vi quang học màng lai kiểm sốt cách thay đổi điện tích bề mặt cấu trúc poly (axit acrylic) Nói chung, có hai cách tiếp cận để chế tạo vật liệu nano, từ xuống từ lên: Trong phương pháp tiếp cận từ xuống, hạt nano khắc cấu trúc nhỏ từ cấu trúc lớn hơn, cắt bỏ laser xay xát ví dụ điển hình phương pháp tiếp cận từ xuống chế tạo hạt nano Mặt khác, cách tiếp cận từ lên đề cập đến hình thành vật chất từ phía dưới: nguyên tử-nguyên tử, phân tử-phân tử, cụm-từng cụm Kẽm peroxit ZnO chất bán dẫn sử dụng rộng rãi với lượng dải tần 4,20 eV ZnO ứng dụng nhiều ứng dụng bao gồm: xúc tác quang, công nghệ cao su, điều trị tổng hợp ZnO II.2 Thực nghiệm Hình 3: Thiết lập điển hình để cắt laser xung mơi trường lỏng Một sơ đồ thiết lập dùng phương pháp laser để tổng hợp hạt nano mô tả hình Một laser Nd-YAG chuyển mạch Q (Vật lý quang phổ Model GCR 100) hoạt động bước sóng 355 nm sử dụng máy phát sóng hài thứ ba sử dụng kích thích nguồn Nó cung cấp lượng xung tối đa 300 mJ với xung độ rộng ns hoạt động tốc độ lặp lại xung 10 Hz Chùm chuẩn trực bước sóng 355 nm hội tụ chinhd xác vào mẫu mục tiêu cách sử dụng thấu kính lồi để tạo tia lửa cố mẫu Trong thử nghiệm, người ta đặt độ đường kính 2mm bên đường dẫn tia laze để có hình dạng chùm tia đồng Để tổng hợp hạt nano hạt này, kim loại có độ tinh khiết cao Zn (Cơng ty Aldrich 99,99%) cố định đáy ô thủy tinh mục tiêu xoay để tránh vết cắt sâu lớp vỏ Năng lượng xung laser điển hình cho trình PLA 130 mJ xung Chùm tia laze hội tụ thấu kính có tiêu cự 250mm để có đủ thơng thạo laser cho trình cắt bỏ Loại điển hình đường kính điểm laser mục tiêu số lượng lớn ∼ 0,08 mm thể tích H2O2 3% điển hình 10 ml Các chất hoạt động bề mặt khác như: natri dodecyl sulfat (SDS), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) octaethylene glycol monododecyl ete (OGM) (từ công ty Sigma Aldrich) thêm vào để kiểm sốt kích thước ngăn chặn kết hợp sản phẩm Sau thời gian chiếu xạ laser 60 phút, thu dung dịch keo trắng đục vật liệu nano dựa peroxide Huyền phù keo tách khỏi nước sau chiếu tia laser máy ly tâm chất hoạt động bề mặt rửa nhiều lần nước khử ion Các kết tủa thu thập sau làm khơ tủ sấy 90 °C Kĩ thuật phân tích đo lường Một loạt kỹ thuật phân tích áp dụng để xác định đặc tính sản phẩm Nhiễu xạ tia X (XRD) (Mơ hình Shimadzu XRD 6000) sử dụng để xác định pha tinh thể giá trị trung bình kích thước tinh thể Các phép đo AFM thực cách sử dụng kính hiển vi Nanoscope Dim 3100, với đầu tip silicon thương mại MikroMasch NSC35 / AlBS có bán kính cong đầu tip điển hình 10 nm Bề mặt BET khu vực xác định cách sử dụng thiết bị hấp thụ dòng chảy (Dòng chảy sorb II 2300, Micromeritics) Quang phổ phát quang nghiên cứu cách sử dụng máy đo nhiệt độ Specroflurometer (Shimadzu RF-5301 PC) trang bị với đèn Xe 150 W làm nguồn kích thích Quang phổ kế FTIR, quang phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) đo nhiệt độ phòng máy quang phổ FTIR sử dụng kỹ thuật KBr Pellet Quang phổ UV – vis: Máy quang phổ UV – vis (JASCO V-570) sử dụng để ghi lại quang phổ hấp thụ UV-vis Quang phổ Raman: Phép đo phổ Raman hạt nano ZnO thực nhiệt độ phòng Raman Nicolet 6700 NXR II.3 Kết Hình 4: Phổ XRD hạt nano ZnO2 điều chế (a) OGM, (b) khơng có chất hoạt động bề mặt, (c) CTAB (d) SDS Kích thước hình thái hạt nano ZnO đặc trưng kỹ thuật XRD AFM Hình cho thấy phổ XRD hạt nano ZnO2 tổng hợp dạng bột cách sử dụng tia laser cắt xung Năng lượng laser giữ 100 mJ thời gian chiếu xạ laser 45 phút, phổ XRD mô tả Hình cho thấy rõ ràng cấu trúc tinh thể hạt nano đỉnh khác kẽm peroxit (ZnO 2) Các pic ưu ZnO2 xác định = 31,61, 36,79, 53,17 63,21 oC; họ lập mục tương ứng (1 1), (2 0), (2 0) (3 1) Kích thước hạt trung bình ‘d’ hạt nano ZnO2 ước tính cách sử dụng phương trình tiêu chuẩn gọi Debye Scherrer cơng thức: Trong đó; λ bước sóng tia X (15,418 nm), β toàn chiều rộng nửa cực đại (FWHM radian) góc Bragg (độ) Giá trị FWHM thu hợp cách sử dụng phần mềm xử lý mẫu XRD Tham số mạng a ZnO2 ước tính từ cơng thức cấu trúc lập phương: Bảng 1: Tóm tắt kích thước hạt tham số mạng CMC of Solution 3% surfactants H2 O2 (M) SDS CTAB OGM 8.1 × 10−3 9.1 × 10−4 1.1 × 10−4 Grain (nm) 4.7 3.7 3.3 2.8 size Lattice parameter a (Å) 4.8549 4.882 4.874 4.8781 Absorption edge (nm) 314 292 276 259 Hạt nano ZnO2 điều chế cách đốt cháy xung laser H 2O2 3% chất hoạt động bề mặt khác Từ bảng, rõ ràng kích thước hạt 4,7; 3,7 3,5 nm H2O2 3% thu cách sử dụng SDS, OGM CTAB tương ứng Rõ ràng từ kích thước hạt chất hoạt động bề mặt đóng vai trị trình tổng hợp hạt nano kẽm peroxit có lẽ hầu hết chất hoạt động bề mặt kiểm soát phát triển hạt nano cách ngăn chặn kết tụ chúng Giả thuyết giải thích khả phủ chất hoạt động bề mặt bề mặt hạt hình thành mixen ổn định ngăn chặn hạt nano tập hợp lại thông qua lực đẩy columbic cản trở steric Một điều đáng lưu ý Bảng thay đổi tham số mạng (4.8820, 4.8549, 4.8781 Å) cho chất hoạt động bề mặt khác Tất giá trị tham số mạng kẽm peroxit điều chế PLA điều khác bán kính cực đại 4,817 Å Sự gia tăng giảm kích thước hạt Sự phụ thuộc vào mở rộng mạng tinh thể vào kích thước có báo cáo cho vật liệu khác như: MgO, ZrO2 Nhiều nhà khoa học gợi ý mở rộng tham số mạng tinh thể quy cho cấu trúc nguyên tử đặc biệt số lượng ranh giới hạt Các nghiên cứu hình thái bề mặt nano-ZnO tiến hành kính hiển vi lực nguyên tử chế độ khai thác (AFM) (Veeco Innova diSPM) Bề mặt mẫu thăm dị đầu silicon bán kính 10 nm, dao động với tần số cộng hưởng 300 kHz Vùng quét m × m tốc độ quét Hz Hình 5: AFM hạt nano ZnO2 tổng hợp Hình AFM hạt nano ZnO (được tổng hợp phương pháp pha chất hoạt động bề mặt) cho thấy kích thước hạt nano-ZnO cơng trình ước tính phạm vi 4–40 nm phù hợp với phép đo XRD Diện tích bề mặt riêng (BET) nano ZnO điều chế cơng trình 150 m /g Sự khác biệt giá trị kích thước hạt nano-ZnO từ XRD AFM nghiên cứu thực tế kích thước hạt trung bình đo XRD sử dụng cơng thức Sherrer khơng đủ xác giá trị ước tính, kích thước đo AFM tương đối xác Để điều tra chất lượng độ tinh khiết sản phẩm, phổ huỳnh quang hạt nano ZnO2 lơ lửng điều chế PLA kẽm 3% H 2O2 đo bước sóng khác từ 200 đến 800 nm Phổ PL điển hình kích thích 250 nm cho hạt nano ZnO2 minh họa Hình Hình 6: Phát xạ PL hạt nano ZnO2 điều chế PLA mơi trường khác Hiện tại, chrưa có nghiên cứu PL ZnO2 tinh khiết, phù hợp cực đại cho thấy bốn cực đại tập tung 456, 369, 352 334 nm đỉnh phát xạ mạnh xảy khoảng 369 nm (3,35 eV) tái tổ hợp phóng xạ excitonic bề mặt hạt ZnO2 Phát xạ ánh sáng xanh rộng (456 nm) cho thiếu oxy tuần khác đạt đỉnh cao xảy khuyết tật khác Hình cho thấy phổ PL ZnO2 điều chế điều kiện hydro peroxit tinh khiết hydrogen peroxide với chất hoạt động bề mặt, cụ thể SDS OGM CTAB, SDS OGM chuyển sang bước sóng cao tập trung 380 nm Sự thay đổi vị trí pic PL khơng có chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng khuyết tật chất hoạt động bề mặt Các nghiên cứu PL quan trọng hạt nano (NPS) hạt kích thước đạt đến kích thước nano, xác suất sóng mang tìm thấy cấu trúc khuyết tật trở nên nhỏ hạn chế lượng tử làm giãn quy tắc lựa chọn, dẫn đến việc thúc đẩy trình tái tổ hợp ngăn chặn q trình tái tổ hợp khơng phóng xạ Những thay đổi gây khoảng cách xấu mở rộng phát xạ dịch chuyển phía bước sóng cao phía bước sóng thấp Sự phụ thuộc bước sóng phát xạ vào kích thước hạt thể rõ kích thước hạt đến kích thước nano Thuyết tán xạ Mie, chủ yếu xảy kích thước hạt trở nên nhỏ nhiều so với bước sóng ánh sáng tương tác, giải thích điện tử phụ thuộc vào kích thước chuyển tiếp Nói chung, thuật ngữ lưỡng cực điện chịu trách nhiệm chuyển tiếp điện tử chiếm ưu giới hạn R/λ → 0, R kích thước hạt Trong tình vậy, tinh thể hoạt động phân tử có liên quan đến xạ điện từ Ở vi mô lượng tử, tương tác Hamilton xạ điện tử hạt nano ZnO2 giải thích tượng phụ thuộc kích thước Các hạt nano ZnO2 bán dẫn, có kích thước tương đương với bán kính Bohr exciton chúng, có điện tử quang học đặc biệt hành vi tượng giam giữ lượng tử exciton Vì lý vậy, NPS mô tả cách phù hợp hạt nano bán dẫn này, chúng hấp thụ ánh sáng bước sóng cụ thể phát bước sóng dài Do đó, việc ghi lại phổ PL tầm quan trọng hàng đầu để ước tính kích thước hạt nano đặc điểm chúng cho ứng dụng khác Để nghiên cứu ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt trình tổng hợp hạt nano ZnO2 điều chế cách cắt xung laser môi trường khác nhau, phổ FTIR đo nhiệt độ phòng máy đo phổ FTIR sử dụng kỹ thuật KBr Pellet Các mẫu đông khô, trộn nhẹ với 300 mg bột KBr nén vào đĩa lực 13 kN phút máy ép viên tay Phổ FTIR ghi lại dải quang phổ 400 - 4000 cm-1 Hình 7: Phổ FTIR hạt nano ZnO2 điều chế: không chứa phụ gia (vạch đen), với diện CTAB (đường màu xanh lam), diện OGM (đường màu đỏ) diện SDS (dịng hoa vân anh) Hình cho thấy phổ FTIR hạt nano ZnO2 điều chế diện chất hoạt động bề mặt khác nhau, (SDS), (CTAB) (OGM) điều kiện khơng có chất Các đỉnh hấp thụ 3200 – 3600 cm -1 tương quan với tương ướng với giao động liên kiết O–H H 2O Các dải phạm vi 1630 – 1660 cm -1 giao động bẻ cong liên kiết OH nước Điều cho thấy diện lượng nhỏ nước hấp thụ bề mặt hạt nano Vì tồn phân tử CO mơi trường khơng khí xung quanh, có cực đại hấp thụ vào khoảng 2360 cm -1 Trong hình, quang phổ cho thấy hấp thụ đặc trưng ZnO2 435–445 cm -1 hạt nano 10 tạo có mặt chất hoạt động bề mặt, mơ tả Hình Hình 8: Phổ FTIR mở rộng vùng 425–450 cm-1 ZnO2 thử nghiệm mẫu hạt nano chuẩn bị: khơng có phụ gia (vạch đen), với diện CTAB (đường màu xanh lam), có OGM (đường màu đỏ) diện SDS (màu hoa vân anh hàng Ngồi ra, cịn có dải khác 1040–1070 cm -1 diện quang phổ phát sinh từ dải O-O Mặc dù, hạt nano tổng hợp rửa sạch, so sánh phổ truyền qua FTIR hạt nano ZnO điều chế điều kiện khơng có chất hoạt động bề mặt với chất hoạt động bề mặt cho thấy có số đỉnh trường hợp SDS dẫn đến xác suất diện DS phủ bề mặt hạt nano chuẩn bị Hình 9: Phổ FTIR tinh khiết: CTAB (vạch xanh lam), OGM (vạch đỏ) SDS (vạch vân hoa) 11 So sánh phổ truyền qua FTIR ZnO điều chế SDS (Hình đường vân hoa) với phổ truyền qua FTIR SDS tinh khiết (Hình đường vân hoa), phản ánh diện số đỉnh liên quan đến DS Hai cực đại 2917 2848 cm -1 kéo dài đối xứng CH2 trình bày DS Đỉnh truyền 1337, 1230 1078cm dao động uốn CH 3, CH2 C-C DS tương ứng Các đỉnh xuất phổ FTIR SDS tinh khiết, chúng xuất hạt nano ZnO chuẩn bị dung dịch chứa SDS Trong trường hợp CTAB OGM, đỉnh bị biến hạt nano ZnO chuẩn bị dung dịch chất hoạt động bề mặt Nói chung, hiệu ứng chất hoạt động bề mặt quan sát rõ ràng từ phổ FTIR Lưu ý rằng, SDS gây dịch chuyển màu đỏ CTAB OGM gây chuyển màu xanh Điều phù hợp đáng kể với phép đo thực với UV-vis Hình 10 Hình 10: Phổ hấp thụ UV – vis hạt nano ZnO2 điều chế: phụ gia có mặt CTAB, OGM SDS Độ hấp thụ quang hạt nano ZnO lơ lửng điều chế PLA H2O2 3% đo bước sóng 200-600 nm Trước đo độ hấp thụ UV-vis, dung dịch hydrogen peroxide có khả hấp thụ tia cực tím mạnh loại bỏ hoàn toàn lượng mẫu bột tương đương phân tán đồng nhẹ nhàng dung môi khác UV – vis quang phổ hấp thụ hạt nano ZnO nhiệt độ phòng mơ tả Hình 10 Vị trí dải kẽm peroxit điều chế vắng mặt chất hoạt động bề mặt khoảng 280 nm tương ứng với hạt nano ZnO SDS gây dịch chuyển dải đến gần 320 nm (sự thay đổi màu đỏ) xảy mạnh mẽ hạt nano tổng hợp Trên mặt khác chuyển dịch ngược lại (dịch chuyển màu xanh lam) chất hoạt động bề mặt khác gây (xem giá trị cạnh hấp thụ Bảng 1) Sự chuyển Màu xanh đặc tính giam giữ lượng tử hạt nano Trong giới hạn 12 lượng tử vang lên, độ rộng vùng cấm hạt tăng dẫn đến dịch chuyển cạnh hấp thụ đến bước sóng thấp hơn, kích thước hạt giảm Sự thay đổi quan sát công việc chứng minh cách chắn lý thuyết hiệu ứng giam giữ lượng tử mơ tả cơng thức Brus Trong đó, Egblulck lượng vùng cấm bán dẫn lớn, E g độ rộng vùng cấm hấp thụ hạt bán dẫn nano; r bán kính hạt; m e khối lượng hiệu dụng electron 0,24 m0, mh khối lượng hiệu dụng lỗ 0,45; m 0ε hệ số cho phép tương đối 3,7; ε0 khả cho phép không gian tự do, h số Planck e điện tích electron Nói chung, người ta kết luận từ FTIR quang phổ UVvis, khơng có khác biệt đáng kể độ kết tinh loại mạng tinh thể hình thành hạt nano ZnO2 kích thước hình thái khác Phổ Raman hạt nano kẽm peroxit điều chế mơi trường khơng chứa chất phụ gia trình bày Hình 11 Hình 11: Phổ Raman hạt nano ZnO2 tạo không chứa phụ gia Rõ ràng từ Hình 11, đỉnh mạnh ghi nhận 830–840 420–440 cm -1 Các dải khác quan sát khoảng 500, 890 980 cm-1 13 Tổng hợp ZnO phương pháp gián tiếp thông qua ZnO2 Gần đây, trình tổng hợp ZnO nano báo cáo Zeng cộng sự, họ sử dụng natri dodecyle sulfat (SDS) làm chất hoạt động bề mặt để kiểm sốt kích thước hạt nghiên cứu tính chất quang học vật liệu tổng hợp nano Zn / ZnO tổng hợp cách sử dụng cắt đốt laser Các nghiên cứu trước đưa kết gây tranh cãi ủ ZnO trực tiếp môi trường oxi Một số báo cáo cho oxy bị hao hụt cấu trúc hạt nano ZnO phương pháp tổng hợp truyền thống Ảnh hưởng nhiệt độ sau ủ lên kích thước hạt nano vùng cấm lượng ZnO tổng hợp gián tiếp từ ZnO2 điều chế phương pháp cắt đốt laze với diện chất oxy hóa tác nhân (H2O2) quan tâm, phương pháp gián tiếp đem lại kết khả quan Quá trình tổng hợp hạt nano ZnO2 trình bày mục II.2 môi trường SDS Sau thu ZnO2 đem chúng ủ nhiệt độ khác để thu ZnO Sau đó, khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sau ủ cấu trúc nano, quang học tính chất độ rộng vùng cấm lượng hạt nano ZnO tổng hợp từ ZnO2 Điều đáng nói ZnO sản xuất trực tiếp cách chiếu xạ kẽm môi trường nước tinh khiết khử ion mà khơng có bổ sung H2O2 Tuy nhiên, mục tiêu cơng việc này, chúng tơi muốn sửa đổi thông số hạt nano ZnO mà không biến chúng thành Zn ủ III.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sau ủ lên hình thái Phổ hấp thụ quang học UV – vis hạt nano ZnO ghi lại nhiệt độ phòng cách sử dụng JASCO UV / VIS máy quang phổ sử dụng máy quang phổ JASCO V-570 Quang phổ phát quang nghiên cứu cách sử dụng máy đo siêu quang (Shimadzu RF-5301 PC) trang bị đèn Xe 150 W làm nguồn kích thích Các bột nano mẫu đặc trưng quang phổ hồng ngoại (Máy quang phổ FTIR-100 sử dụng KBr) Nghiên cứu XRD ZnO2 ZnO Để khảo sát ảnh hưởng hiệu ứng sau ủ biến đổi ZnO thành ZnO, bột ZnO2 điều chế cách bổ sung 3% H 2O2 trình đốt cháy ủ nhiệt độ ủ khác từ 200 đến 600 0C Áp suất khí h Người ta báo cáo hình thành ZnO phản ứng quang hóa H 2O2 nồng độ cao (30%) Zn (CH3COO2) 2, trình xảy ra: Các trình xảy ra: 14 Khi thêm H2O2: Hình 12: Mẫu XRD ZnO điều chế nhiệt độ ủ ZnO2 (a) 200 0C (b) 300 0C, (c) 400 0C, (d) 500 0C (e) 600 0C Hình 12 cho thấy dạng XRD ZnO trình ủ khác nhiệt độ Rõ ràng từ số, có cải thiện độ kết tinh ZnO tăng nhiệt độ ủ từ 200 đến 600 0C Đây cải thiện kết tinh lại hạt ZnO cách cung cấp đủ lượng nhiệt III.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến kích thước hạt ZnO bắt đầu xuất nung ZnO2 nhiệt độ 130 0C ZnO2 chuyển đổi hoàn toàn thành ZnO khoảng 200 0C đường phản ứng: Kích thước hạt trung bình ‘d’ hạt nano ZnO tạo cách ủ ZnO ước tính cách sử dụng phương trình tiêu chuẩn, gọi cơng thức Scherrer: (*) Trong đó: k = số (0,89