Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác

Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.Nghiên cứu tổng hợp ở nhiệt độ thấp chất phát quang đơn pha trên cơ sở kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP Ở NHIỆT ĐỘ THẤP CHẤT PHÁT QUANG ĐƠN PHA TRÊN CƠ SỞ KẼM ORTHOSILICAT PHA TẠP MANGAN VÀ CÁC CHẤT KHÁC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP Ở NHIỆT ĐỘ THẤP CHẤT PHÁT QUANG ĐƠN PHA TRÊN CƠ SỞ KẼM ORTHOSILICAT PHA TẠP MANGAN VÀ CÁC CHẤT KHÁC Ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 9520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ XUÂN THÀNH Hà Nội - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Lê Xuân Thành Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2024 Giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS Lê Xuân Thành Nguyễn Thị Thanh ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TL GIÁM ĐỐC TRƯỞNG BAN ĐÀO TẠO LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Xuân Thành, người truyền cho nhiệt huyết, niềm đam mê nghiên cứu khoa học Thầy ln tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy cô giáo Trường Hóa Khoa học sống – Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ đóng góp ý kiến q báu cho tơi q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Đào tạo - Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn, quan tâm giúp đỡ thủ tục hành thời gian tơi học tập nghiên cứu trường Với lịng tri ân, tơi chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên – nơi công tác, cảm thông, chia sẻ, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành nhiệm vụ học tập, nghiên cứu làm việc Cũng này, xin dành tình cảm sâu sắc lịng biết ơn vơ hạn tới người thân u gia đình ln chia sẻ, động viên hỗ trợ tôi, nguồn động lực sức mạnh tinh thần to lớn giúp tơi vượt qua khó khăn sống, cơng việc, học tập, để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu mình./ Hà nội, ngày tháng 01 năm 2024 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thanh MỤC LỤC Contents LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Chất phát quang 1.1.1 Một số thuật ngữ liên quan đến chất phát quang .3 1.1.2 Sự hấp thụ ánh sáng màu sắc 1.2 Chất phát quang vô 1.2.1 Cấu tạo .5 1.2.2 Ứng dụng 1.3 Cơ chế phát quang .7 1.4 Cơ sở bước chuyển ion kích hoạt 1.4.1 Các trạng thái nguyên tử - số hạng nguyên tử 1.4.2 Các mức lượng ion kích hoạt Mn2+ 11 1.5 Chất phát quang silicat 12 1.5.1 Giới thiệu chung silicat .12 1.5.2 Chất phát quang kẽm orthosilicat 13 1.6 Tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan 17 1.6.1 Phương pháp phản ứng pha rắn .17 1.6.2 Phương pháp đồng kết tủa .21 1.6.3 Một số phương pháp tổng hợp khác 22 1.7 Phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu 27 1.7.1 Phương pháp phân tích nhiệt 27 1.7.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 29 1.7.3 Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X 30 1.7.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét 30 1.7.5 Phương pháp đo phổ phát quang 31 1.7.6 Phương pháp phổ hồng ngoại 32 1.8 Một số nhận xét rút từ tổng quan 32 Chương 2: THỰC NGHIỆM 36 2.1 Các thiết bị hoá chất cần thiết 36 2.2 Tổng hợp sản phẩm 36 2.2.1 Tổng hợp chất phát quang Zn2SiO4:Mn theo phương pháp phản ứng pha rắn .36 2.2.2 Tổng hợp chất phát quang Zn2SiO4:Mn theo phương pháp đồng kết tủa tẩm phương pháp đồng kết tủa 38 2.2.3 Tổng hợp chất phát quang kẽm kim loại kiềm thổ orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm .39 2.3 Phân tích cấu trúc tính chất kẽm orthosilicat pha tạp mangan chất khác 40 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp phản ứng pha rắn .42 3.1.1 Ảnh hưởng chất trợ chảy axit hữu 42 3.1.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng mangan khơng có bổ sung axit boric đến cường độ phát quang sản phẩm 42 3.1.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng axit boric đến cường độ phát quang 43 3.1.1.3 Ảnh hưởng số chất trợ chảy axit boric, natri sunfat, natri clorua, natri cacbonat đến cường độ phát quang 44 3.1.1.4 Ảnh hưởng axit axetic, xitric, oxalic, ascorbic, amoniac (có bổ sung axit boric) đến cường độ phát quang 45 3.1.1.5 Ảnh hưởng hàm lượng axit oxalic đến cường độ phát quang 45 3.1.1.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cường độ phát quang sản phẩm 46 3.1.1.7 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cấu trúc tinh thể 47 3.1.1.8 Hình thái cỡ hạt sản phẩm .50 3.1.2 Ảnh hưởng số ion kim loại đến cường độ phát quang .51 3.1.2.1 Ảnh hưởng ion kim loại kiềm K+, Li+, Na+ đến cường độ phát quang 51 3.1.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng Li+ đến cường độ phát quang 52 3.1.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ Li+/Al3+ đến cường độ phát quang .53 3.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng mangan bổ sung Li+/Al3+ đến cường độ phát quang 54 3.1.2.5 Khảo sát ảnh hưởng axetic, oxalic, xitric, ascorbic amoniac (khi có bổ sung Li+/Al3+) đến cường độ phát quang 55 3.1.2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cường độ phát quang sản phẩm 55 3.1.2.7 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến đặc tính tinh thể 56 3.1.2.8 Hình thái cỡ hạt mẫu 9.3 nung 1000oC 59 3.2 Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm .61 3.2.1 Khảo sát số chế độ công nghệ theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm 61 3.2.1.1 So sánh cường độ phát quang mẫu điều chế theo phương pháp đồng kết tủa đồng kết tủa - tẩm 61 3.2.1.2 Khảo sát biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ .62 3.2.1.3 Ảnh hưởng nồng độ Zn2+ đến cường độ phát quang sản phẩm 63 3.2.1.4 Ảnh hưởng thời gian làm già kết tủa 64 3.2.1.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tạo kết tủa 64 3.2.1.6 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Mn2+ đến cường độ phát quang sản phẩm 65 3.2.1.7 Đánh giá số đặc tính sản phẩm 66 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng số chất khống hóa/ trợ chảy axit hữu đến đặc tính phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan .69 3.2.2.1 Ảnh hưởng số chất khoáng hóa đến cường độ phát quang 69 3.2.2.2 Ảnh hưởng axit boric 1,5% mol số axit hữu đến cường độ phát quang 71 3.2.2.3 Ảnh hưởng axit boric 1,5% mol hàm lượng axit axetic đến cường độ phát quang .72 3.2.2.4 Ảnh hưởng axit axetic 1,5% mol hàm lượng axit boric đến cường độ phát quang .73 3.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cường độ phát quang .73 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng ion PO43- 79 3.2.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng ion PO43- đến cường độ phát quang sản phẩm .79 3.2.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cấu trúc cường độ phát quang sản phẩm 82 3.2.3.3 Đặc điểm phổ EDS ảnh SEM 84 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng số ion kim loại kiềm thổ 85 3.2.4.1 Khảo sát biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ .85 3.2.4.2 Ảnh hưởng tỷ lệ Mg2+: Zn2+ lên khả tạo dung dịch rắn kẽm magie orthosilicat pha tạp mangan 88 3.2.4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ Ca2+: Zn2+ lên khả tạo dung dịch rắn 90 3.2.4.4 Ảnh hưởng tỷ lệ Ba2+: Zn2+ lên khả tạo dung dịch rắn 91 3.2.4.5 Ảnh hưởng tỷ lệ Sr2+: Zn2+ lên khả tạo dung dịch rắn 93 3.2.4.6 Đánh giá cường độ phát quang mẫu 94 3.2.5 Tổng hợp chất phát quang kẽm magie orthosilicat pha tạp mangan 96 3.2.5.1 Khảo sát biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ .96 3.2.5.2 So sánh cường độ phát quang mẫu tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa phương pháp đồng kết tủa - tẩm 96 3.2.5.3 Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ Mg2+: Zn2+ đến cường độ phát quang .97 3.2.5.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cấu trúc tinh thể đặc tính phát quang sản phẩm 99 3.2.5.5 Ảnh hưởng axit boric axit axetic đến đặc tính sản phẩm 101 3.3 So sánh phương pháp phản ứng pha rắn phương pháp đồng kết tủa - tẩm tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan 105 3.4 Những đóng góp luận án 107 KẾT LUẬN 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt DSC DTA TGA EDS SEM 10 XRD IR PL TEOS TLTK Tên đầy đủ ký hiệu nhiệt lượng quét vi sai (differential scanning calorimetry) phân tích nhiệt vi sai (differential thermal analyis) phân tích nhiệt trọng lượng (thermogravimetry analysis) phổ tán xạ lượng tia X (energy dispersive X-ray spectroscopy) kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscopy) nhiễu xạ tia X (x-ray diffraction) phổ hồng ngoại (infrared) quang phát quang (photoluminescence) Tetraethyl orthosilicat (Si(OC2H5)4) Tài liệu tham khảo