Nghiên cứu tổng hợp kẽm silicat pha tạp bởi mangan theo phương pháp phản ứng pha rắn

MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giới thiệu chung chất phát quang Định nghĩa chất phát quang Phân loại chất phát quang 2.1 Phân loại theo thành phần 2.2 Phân loại theo thời gian phát quang sau ngừng kích thích 2.3 Phân loại theo nguồn kích thích Ứng dụng chất phát quang Chất phát quang vô 11 Cấu tạo chất phát quang vô 11 1.1 Cấu tạo chung 11 1.2 Một số loại chất phát quang vô thơng dụng 12 2.Q trình phát quang chất phát quang vô dạng tinh thể 13 2.1 Q trình kích thích 13 2.1.1 Sự kích thích phơtơn 13 2.1.2 Sự kích thích electron 14 2.1.3 Sự kích thích tia X 15 2.2 Sự chuyển hóa lượng phát xạ 16 Giản đồ cấu hình lượng trình phát quang 17 Sơ đồ chế phát quang 19 4.1 Cơ chế phát quang tái hợp tức thời 19 4.2 Cơ chế phát quang tái hợp kéo dài 20 Chất phát quang Kẽm silicat kích hoạt Mangan (Zn2SiO4:Mn) 21 Giới thiệu chung Silicat 21 Kẽm silicat (Zn2SiO4) chất phát quang Kẽm silicat 24 Các phương pháp tổng hợp chất phát quang Zn2SiO4:Mn 27 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Ngun liệu, thiết bị thí nghiệm 28 2.1.1 Hóa chất 28 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 28 2.2 Quy trình thực nghiệm 28 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch ban đầu 28 2.2.2 Tổng hợp Zn2SiO4:Mn theo phương pháp tổng hợp pha rắn 28 2.3 Các phương pháp phân tích 31 2.3.1 Phương pháp đo phổ huỳnh quang 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.3.3 Phương pháp quét hiển vi điện tử 32 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng SiO2 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng H3BO3 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Mn2+ 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng ion Al3+/Na+ đến khả phát quang 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng ion Al3+/K+ đến khả phát quang 3.1.6 Khảo sát ảnh hưởng ion Al3+/Li+ đến khả phát quang 3.1.7 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khả phát quang 3.1.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung đến khả phát quang 3.1.9 khảo sát ảnh hưởng dung dịch H3PO4 3.1.10 Thử nghiệm thay ZnO Al(OH)3 3.1.11.Khảo sát ảnh hưởng lượng Al(OH)3 đến khả phát quang KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên Nội dung Trang Bảng 3.1 Ảnh hưởng củah hàm lươṇ g B 2O3 34 Bảng 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng mângn tới độ phát quang 35 Bảng 3.3 Đặc điểm tinh thể mẫu theo XRD 41 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ phát quang 42 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thười gian nung tới độ phát quang 43 sản phẩm Bảng 3.6 Khảo sát ảnh hưởng chất tăng nhạy 45 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ chất tăng nhạy liti tới độ phát 47 quang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Tên Hình 1.1 Nội dung Trang Một số dạng khuyết tật thường gặp mạng tinh thể Hình 1.2 Sơ đồ mức lượng chất phát quang 11 Hình 1.3 Cơ chế phát quang có chấ t tăng nha ̣y 12 Hình 1.4 Tứ diện [SiO4]4- 13 Hình 1.5 Sorosilicat 13 Hình 1.6 Xiclosilicat ( 3[SiO4]4- ) 14 Hình 1.7 Pyroxen 14 Hình 1.8 Amphibon 15 Hình 1.9 Phylosilicat 15 10 Hình 1.10 3D Silicat 16 11 Hình 1.11 Cấu trúc tinh thể Zn2SiO4 17 12 Hình 2.1 Sự nhiễu xạ tia X bề mặt tinh thể 23 13 Hình 2.2 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 24 14 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ đo kích thước huỳnh quang 26 15 Hình 3.1 Phở hờ ng ngoa ̣i của SiO nguyên liê ̣u 30 16 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại ZnO nguyên liệu 31 17 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại phối liệu sau nghiền 32 18 Hình 3.4 Phổ phát quang mẫu bảng 3.1 34 19 Hình 3.5 Phổ phát quang mẫu bảng 3.2 36 20 Hình 3.6 Giản đồ XRD mẫu 3.2 37 21 Hình 3.7 Giảng đồ XRD mẫu 3.3 38 22 Hình 3.8 Giảng đồ XRD mẫu 3.4 39 23 Hình 3.9 Giảng đồ XRD mẫu 3.6 40 24 Hình 3.10 Phổ phát quang mẫu bảng 3.4 42 25 Hình 3.11 Phổ phát quang mẫu bảng 3.5 44 26 Hình 3.12 Phổ phát quang mẫu bảng 3.6 46 27 Hình 3.13 Phổ phát quang mẫu bảng 3.7 47 28 Hình 3.14 Ảnh SEM mẫu 7.2 48 MỞ ĐẦU Ngày nay, chất phát quang vô ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật đời sống Chúng dùng chế tạo đèn ống, trang trí, loại sơn… Trong đó, chất phát quang kẽm silicat kích hoạt mangan quan tâm độ bền cao, cường độ phát quang mạnh, thích hợp sử dụng lĩnh vực bảo mật tạo mã vạch, đánh dấu sản phẩm, ngân phiếu tiền giấy… Hiện giới có nhiều cơng trình nghiên cứu với mục đích nâng cao chất lượng hồn thiện cơng nghệ chế tạo kẽm silicat kích hoạt mangan Từ các nhận định đề tài luận văn của em “ Nghiên cứu tổng hợp kẽm silicat pha tạp bởi mangan theo phương pháp phản ứng pha rắ n” Trong phạm vi luận văn trọng tới nhiệm vụ chính: - Chế tạo chất phát quang kẽm silicat pha tạp mangan theo phương pháp phản ứng pha rắn - Nghiên cứu nâng cao khả phát quang sản phẩm số phụ gia thích hợp Do thời gian có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi nhiều sai sót, kính mong nhận bảo đóng góp thầy cô bạn Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Chất phát quang vô [9], [17], [30], [40] 1.1.1 Giới thiệu phát quang Phát quang tên gọi chung tượng phát ánh sáng chất sau hấp thụ lượng bên ngồi Chất phát quang vơ chất chế tạo từ hợp chất vô dạng tinh thể, có khả phát ánh sáng sau hấp thụ lượng Năng lượng xạ chất phát quang nhỏ lượng kích thích, nghĩa phát sáng chất rắn chuyển dịch phía có bước sóng dài so với tia kích thích Các chất phát quang vơ sử dụng nhiều lĩnh vực: - Chế tạo hình điện tử, thiết bị xạ điện tử - Làm chất quang đèn ống, đèn catot - Làm chất màu loại sơn - Làm mực in bảo mật mã vạch, thẻ tín dụng, hóa đơn - Trong thiết bị diệt khuẩn y tế, sinh học sử dụng xạ 1.1.2 Thành phần chất phát quang vô Vật liệu phát quang vô gồm thành phần sau: - Chất chiếm thành phần chủ yếu vật liệu Chúng hợp chất dạng tinh thể oxit, sunfua, silicat chẳng hạn Y2O3, Y2SiO5, ZnS, CaWO4 , Zn2SiO4 Đặc điểm chất bao gồm cation anion có cấu hình bền khí trơ - Chất kích hoạt chiếm lượng nhỏ, thường cation nguyên tố chuyển tiếp d hay f có cấu hình electron chưa lấp đầy Đơi khi, vật liệu phát quang có thêm lượng chất phụ gia thứ hai gọi chất tăng nhạy Chất phát quang thường ký hiệu: MnYOb:N Trong đó: MnYOb: chất (M: cation, YOb: anion); N: chất hoạt hóa Đặc tính phát quang vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào tính chất vật liệu chất kích hoạt, tác động qua lại chúng định hiệu phát quang Chất đóng vai trò tinh thể chủ chất kích hoạt vào thành phần chất phát quang theo kiểu thay thế, chiếm vị trí lỗ hổng tinh thể, hay chổ trống tinh thể chất Thông thường, cation chất hoạt hóa thay phần cation chất mạng tinh thể, chất phát quang biểu diễn cơng thức M(n – x)NxYOb Một số dạng khuyết tật thường gặp mạng tinh thể hình 1.1 Khuyết tật chỗ trống lỗ trống Khuyết tật lỗ hổng xâm nhập Khuyết tật thay Hin ̀ h 1.1 Một số dạng khuyết tật thường gặp mạng tinh thể 1.1.3 Phân loại chất phát quang vô 1.1.3.1 Theo thành phần hóa học Các chất phát quang phân loại theo thành phần hóa học bao gồm nhóm sau: - Nhóm sunfua: ZnS:Mn, ZnS:Cu, CaS:Sr-Bi - Nhóm silicat: Zn2SiO4:Mn, Y2SiO5:Ce, BaSi2O5:Pb - Nhóm oxit: Y2O3:Eu, Ga2O3:Dy - Nhóm aluminat: Y3Al5O12:Ce, MgAl11O19:Ce - Nhóm sunfat: CaSO4:Mn, CaSO4:Ce - Nhóm photphat halophotphat: Zn3(PO4)2:Mn, 3Sr3(PO4)2.SrCl2:Eu - Nhóm asenat: 6MgO.As2O5:Mn - Nhóm vanadat: YVO4:Eu - Nhóm germanat: Zn2GeO4:Mn 1.1.3.2 Theo nguồn kích thích - Quang phát quang (kích thích photon ánh sáng); - Điện phát quang (kích thích điện trường); - Nhiệt phát quang (kích thích tác dụng nhiệt); - Phát quang tia âm cực (kích thích tia âm cực chùm electron có lượng đủ lớn); - Hóa phát quang (kích thích lượng phản ứng hóa học); - Cơ phát quang (kích thích tương tác học); 1.1.3.3 Theo thời gian tắt dần - Huỳnh quang: phát sáng kéo dài 10-8 giây sau ngừng kích thích, tức dừng lại hẳn sau bỏ nguồn kích thích - Lân quang: phát sáng tiếp tục kéo dài thêm thời gian (> 10 -8 giây) sau ngừng kích thích 1.1.4 Quá trình phát quang Chuỗi trình bao gồm: - Q trình hấp thụ lượng (từ nguồn kích thích) - Q trình kích thích tâm hoạt hóa để tạo thành trạng thái kích thích, - Q trình nghỉ trạng thái kích thích (ở lượng bị cho trạng thái dao động mạng tinh thể), - Q trình phát xạ photon từ trạng thái kích thích, trình nghỉ trở trạng thái Trong chất phát quang, trình hấp thụ lượng xảy chất nền, trực tiếp tâm hoạt hoá Tâm hoạt hoá hấp thụ lượng thay đổi trạng thái lượng điện tử từ trạng thái lên trạng thái kích thích 10 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu 3.6 40 41 Bảng 3.3 Đă ̣c điể m tinh thể của các mẫu theo XRD Mẫu 3.2 3.3 3.4 3.6 800 850 900 1000 Zn2SiO4 đơn Zn2SiO4 đơn Zn2SiO4 đơn Zn2SiO4 đơn Da ̣ng tinh thể pha, cấ u trúc pha, cấ u trúc pha, cấ u trúc pha, cấ u trúc thu đươ ̣c mă ̣t thoi (01- mă ̣t thoi (01- mă ̣t thoi (01- mă ̣t thoi (01- 079-2005) 079-2005) 079-2005) 079-2005) 34,01 34,01 33,98 34,01 1418,2 1432,8 1498,8 1025,3 Nhiê ̣t đô ̣ nung, o C Giá tri 2θ ̣ của pic nhiễu xa ̣ chin ́ h Cường đô ̣ pic nhiễu xa ̣ Nhận xét: Từ các giả n đồ XRD thu đươ ̣c cho thấ y ở cả bố n mẫu sau nung đề u tồ n ta ̣i da ̣ng đơn pha Zn2SiO4 Giản đồ nhiễu xa ̣ XRD không thấ y xuấ t hiê ̣n các pic nhiễu xa ̣ Mn2+ và B2,O3 Điề u này ion Mn2+ vào ma ̣ng tinh thể chấ t nề ndưới dạng tạp chất thay thế, B2,O3 sau nóng chảy dạng thủy tinh vơ định hình Cường ̣ của các pic thu đươ ̣c tăng dầ n theo nhiê ̣t đô ̣ từ 800 oC đế n 900oC, đế n 1000 oC cường đô ̣ của pic la ̣i bi ̣ giảm Điề u này có thể đươ ̣c giải thić h tăng nhiê ̣t đô ̣ thì mức đô ̣ o hoàn thiê ̣n tinh thể tăng dầ n Đă ̣c tin ́ h tinh thể ở 1000 C giảm, điề u này có lẽ ở nhiê ̣t ̣ này B2O3 có vào ma ̣ng tinh thể chấ t nề n làm thay đổ i đă ̣c tính tinh thể của mẫu 41 42 Độ phát quang của sản phẩ m Để đánh giá đô ̣ phát quang của sản phẩ m, mẫu sau nung đươ ̣c đo phổ phát quang ở bước sóng kić h thić h λ=254nm Kế t quả đươ ̣c chỉ ở bảng 3.4 và hin ̀ h 3.10 sau Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nhiê ̣t đô ̣ nung đế n đô ̣ phát quang Mẫu 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Nhiê ̣t đô ̣ 750 800 850 900 950 1000 1100 5254 15909 22998 22745 21418 21474 524 524 525 526 525 524 Cường đô ̣ phát quang (au) λmax Không phát quang Hin ̀ h 3.10 Phổ phát quang các mẫu bảng 3.4 42 43 Nhận xét: Các mẫu thu đươ ̣c sau nung ở các nhiê ̣t đô ̣ khác có cùng da ̣ng phổ huỳnh quang, phát ánh sáng màu lu ̣c ở bước sóng λmax= 524 – 526 nm kić h thić h bởi tia laze có bước sóng 254nm Các mẫu đề u có cùng da ̣ng phổ huỳnh quang chỉ rằ ng chúng có cùng đă ̣c điể m tinh thể và điề u này đã chỉ rõ ở các giản đồ XRD ở Mẫu nung ở 750 oC có màu đen chứ ng tỏ Mn2+ bi ̣ oxi hóa, mẫu nung ở 800 oC có màu nâu chứ ng tỏ Mn2+ bi ̣oxi hóa mô ̣t phầ n Điề u này là ở nhiê ̣t đô ̣ này phản ứ ng pha rắ n chưa xảy ra, mangan tồ n ta ̣i ở da ̣ng tự nên dễ bi oxi ̣ hóa Khi tăng nhiê ̣t đô ̣ từ 700 oC đế n 900 oC thì cường đô ̣ phát quang tăng dầ n – đă ̣c tính tinh thể của mẫu tăng Tiế p tu ̣c tăng nhiê ̣t đô ̣ thì cường đô ̣ phát quang la ̣i giảm Điề u này giải thić h ở là đă ̣c tin ́ h tinh thể giảm 3.5 Ảnh hưởng của thời gian nung đế n cường đô ̣ phát quang Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nung, tiế n hành tổ ng hơ ̣p các mẫu theo tỷ lê ̣ phố i liê ̣u (tỷ lê ̣ mol) ZnO : Mn2+ : SiO2 = 1,97 : 0,03 : 1,00 ( có chứa 2% B2O3 nghiề n 30 phút, nung ở 900 oC với thời gian nung thay đổ i Đo đô ̣ phát quang của sản phẩ m, kế t quả đươ ̣c chỉ theo bảng 3.5 và hin ̀ h 3.11 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian nung tới đô ̣ phát quang của sản phẩ m Mẫu 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Thời gian 15 phút 30 phút 45 phút 1h 1h30 Cường đô ̣ (a.u) 13610 22728 22998 14883 13813 λmax(nm) 525,4 524,8 525 525,9 525,3 43 44 Hin ̀ h 3.11 Phổ phát quang các mẫu bảng 3.5 Nhận xét: Từ phổ huỳnh quang thu đươ ̣c của các mẫu, nhâ ̣n thấ y mẫu 5.1, 5.4, 5.5 có cường đô ̣ thấ p hẳ n mẫu 5.2 (thời gian lưu nhiê ̣t 30 phút) và mẫu 5.3 ( thời gian lưu 45 phút) Điề u này có thể đươ ̣c giải thić h sau: Với lưu nhiê ̣t ở 15 phút ( mẫu 5.1) sẽ chưa đủ để ta ̣o thành các tâm phát quang (phản ứ ng chưa xảy hoàn toàn) Còn nung để thời gian lưu nhiê ̣t quá lâu thì mô ̣t phầ n mangan sẽ bi oxi ̣ hóa lên mức oxi hóa cao làm giảm lươṇ g tâm phát quang, đồ ng thời để thời gian quá lâu sẽ các ̣t bi kế ̣ t khố i làm giảm cường đô ̣ phát quang Đô ̣ phát quang của mẫu 5.3 (với thời gian lưu là 45 phút) là 22998 a.u lớn không đáng kể so với mẫu 5.2 (với thời gian lưu là 30 phút) có đô ̣ phát quang là 22728 a.u, vì vâ ̣y thời gian lưu nhiê ̣t nung có thể cho ṇ khoảng từ 30 phút đế n 45 phút 44 45 3.6 Khảo sát ảnh hưởng của chấ t tăng nha ̣y 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của một số chấ t tăng nha ̣y Để tăng đô ̣ phát quang cho sản phẩ m cầ n phải bổ sung thêm chấ t tăng nha ̣y Tiế n hành khảo sát với ba chấ t tăng nha ̣y là liti, natri và kali (dưới da ̣ng muố i axetat) ở hàm lươṇ g 2% (phầ n trăm số mol so với tổ ng số mol kim loa ̣i) Các mẫu đươ ̣c chuẩ n bi ̣ theo tỷ lê ̣ phố i liê ̣u ZnO:Mn2+:M+ :Al3+: SiO2 = 1,89 : 0,03 : 0,04 : 0,04:1,0 với M+ là Li+, Na+, K+ (hàm lượng B2O3 2%), nghiề n 30 phút, sau đó nung ở 900oC 45 phút Đo đô ̣ phát quang của sản phẩ m, kế t quả đươ ̣c chỉ theo bảng 3.6 và hin ̀ h 3.12 Bảng 3.6 Khảo sát ảnh hưởng chấ t tăng nha ̣y Mẫu 6.1 6.2 6.3 Chấ t tăng nha ̣y Li+ Na+ K+ Cường đô ̣ (a.u) 30266 21684 27595 λmax 525,3 525 524,5 45 46 Hin ̀ h 3.12 Phổ phát quang các mẫu bản 3.6 Nhận xét: Nhâ ̣n thấ y bổ sung thêm ba chấ t tăng nha ̣y thì chỉ có kali và liti làm tăng cường đô ̣ phát quang , còn với chấ t tăng nha ̣y là natri thì làm cường đô ̣ phát quang gầ n không thay đổ i Điề u này là với vai trò chấ t tăng nha ̣y: hấ p thu ̣ lươṇ g và truyề n cho chấ t kić h hoa ̣t, ion Li+ có kích thước nhỏ nên dể vào hốc mạng lưới chấ t nề n kem ̃ silicat 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồ ng độ chấ t tăng nhaỵ liti Chấ t tăng nha ̣y liti cho sản phẩ m có đô ̣ phát quang tố t nhấ t, tiế p tu ̣c khảo sát hàm lương của liti để tim ̀ hàm lươṇ g cho mẫu sau nung có cường đô ̣ phát quang tố t nhấ t Các mẫu đươ ̣c chuẩ n bi theo ̣ tỷ lê ̣ phố i liê ̣u ZnO:Mn2+: Li+ :Al3+: SiO2 = (1,97-2x) : 0,03 : x : x:1,0, với x = 0,01; 0,02; 0,04; 0,06 (hàm lượng B2O3 2%) Phối liệu 46 47 nghiề n 30 phút, sau đó nung ở 900 oC 45 phút Đo đô ̣ phát quang của sản phẩ m, kế t quả đươ ̣c chỉ theo bảng 3.7 và hình 3.13 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồ ng đô ̣ chấ t tăng nha ̣y liti tới đô ̣ phát quang Mẫu 7.1 7.2 7.3 7.4 x 0,01 0,02 0,04 0,06 0,5 Cường đô ̣ (a.u) 24718 39769 30113 26903 λmax 525,3 526 524,7 525,5 Lượng Li+, % mol Hin ̀ h 3.13 Phổ phát quang của các mẫu bảng 3.7 47 48 Nhận xét: Độ phát quang tăng từ mẫu 7.1 đến mẫu 7.2 hàm lượng Li+ vào mạng lưới chất tăng Từ mẫu 7.2 đến mẫu 7.4 có lẽ hàm lượng Li+ không vào mạng lưới chất tăng, đóng vai trò tạp chất làm cho độ phát quang giảm Mẫu 7.2 có đô ̣ phát quang tố t nhấ t chứa chấ t tăng nha ̣y liti ở hàm lươṇ g 1% mol so với tổ ng số mol kim loa ̣i 3.7 Hin ̀ h thái của sản phẩ m Hiǹ h thái và cỡ ̣t của sản phẩ m có đô ̣ phát quang cao nhấ t – mẫu 7.2 đươ ̣c chỉ ở ảnh SEM (hiǹ h 3.14) Hin ̀ h 3.14 Ảnh SEM của mẫu 7.2 Nhận xét: Từ ảnh SEM thu đươ ̣c của mẫu 7.2, các ̣t sau nung có kić h thước khá đồ ng đề u – gồ m ̣t cầ u có da ̣ng hình khố i số với đô ̣ rơ ̣ng khoảng 0,5 µm và chiề u dài khoảng µm Dựa vào hình thái sản phẩ m này không thấ y đường biên phân cách giữa 48 49 hai cấ u tử phố i liê ̣u, hay nói cách khác phản ứ ng xảy hoàn toàn phù hơ ̣p với đă ̣c điể m XRD ở 49 50 KẾT LUẬN Từ các kế t quả nghiên cứ u có thể rút mô ̣t số kế t luâ ̣n sau Từ các nguyên liê ̣u đầ u vào là hóa chấ t tinh khiế t ZnO, SiO2, MnSO4.H2O, bằ ng phương pháp phản ứ ng pha rắ n có thể tổ ng hơ ̣p đươ ̣c chấ t phát quang Zn2SiO4 :Mn2+ , vâ ̣t liê ̣u tổ ng hơ ̣p là da ̣ng đơn tinh thể có cấ u trúc mă ̣t thoi phát ánh sáng màu lu ̣c với λmax=525 nm đươ ̣c kić h thić h bởi tia laze có λ=254nm, có cỡ ̣t khá đồ ng đề u da ̣ng hiǹ h khố i số tám với đô ̣ rơ ̣ng 0,5 µm và chiề u dài µm Sử du ̣ng chấ t trơ ̣ chảy B2O3 giúp giảm đươ ̣c nhiê ̣t đô ̣ nung và thời gian nung quá trình tổ ng hơ ̣p chấ t phát quang kẽm silicat, hàm lượng B2O3 cho sản phẩ m tố t nhấ t là 2% so với tổ ng khố i lươṇ g SiO2 ZnO Chấ t phát quang tổ ng hơ ̣p đươ ̣c điề u kiê ̣n đơn giản: nghiề n phố i liê ̣u gồ m: ZnO, SiO 2, MnSO4 với thời gian 30 phút sau đó tiế n hành nung ở 900oC 30 đế n 45 phút Chấ t phát quang tổ ng hơ ̣p cho đô ̣ phát quang tố t nhấ t hàm lươ ̣ng chấ t kić h hoa ̣t Mn2+ là 1,5% mol so với tổ ng mol kem ̃ và mangan Từ nghiên cứ u khảo sát ảnh hưởng của mô ̣t số chấ t tăng nha ̣y natri, kali, liti rút kế t luâ ̣n sử du ̣ng chấ t tăng nha ̣y liti cho đô ̣ phát quang tố t nhấ t với hàm lươṇ g là 1% mol 50 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Thi ̣ Vân Anh, Nghiên cứu tổng hợp chấ t phát quang nề n kem ̃ silicat, Luâ ̣n án tiế n si,̃ Hà nội, 2011 La Văn Bình (2000), Khoa học cơng nghệ vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội Hồng Ngọc Cang, Hồng Nhâm (1990), Hóa học vơ cơ, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Trần Vân Dung, Lê Xuân Thành, Bùi Thị Vân Anh Tổng hợp chất phát quang kẽm silicat hoạt hóa bỡi mangan theo phương pháp đồng kết tủa sử dụng dung dịch natri silicat có bổ sung amoniac Tạp chí Hóa học, T 46 (2A), tr 31-36, 2008 Lê Xuân Thành, Bùi Thị Vân Anh Tổng hợp chất phát quang kẽm silicat cỡ nano hoạt hóa bỡi mangan theo phương pháp sol gel Tạp chí Hóa học, T 46 (2A), tr 291-294, 2008 Phan văn Tường (2005), Vật liệu vô cơ, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Tiếng Anh Aaron (2003), Wold, Solid state Chemistry, Chapman and Hall, London Babu B.C., S Buddhudu (2014), Analysis of structural and electrical properties of Ni2+ : Zn2SiO4 ceramic powders by sol-gel method, J Sol-Gel Sci Technol 70, 405–415 Blasse (1994), Luminescent Materials, Springer-Verlag Telos 10 Buchel K H.( 2000), Industrial Inorganic, Chemistry Wiley-VCH 11 Clark B.J., D.A Keszler (2001), Hydrothermal dehydration of precipitates: convenient synthesis method for solids, Inorg Chem 40, 1724– 1725 12 Ch-Chen Diao, Ch-Fu Yang (2010), Synthesis of high efficiency Zn2SiO4 : Mn2+ green phosphors using nano-particles, Ceram Int 36, 1653– 1657 51 52 13 Cho T.H., H.J Chang (2003), Preparation and characterizations of Zn2SiO4:Mn green phosphors, Ceram Int 29, 611–618 14 Ghoul J El, K Omri, A Alyamani, C Barthou (2013), L El Mir, Synthesis and luminescence of SiO2 / Zn2SiO4 and SiO2 / Zn2SiO4 : Mn composite with sol-gel method, J Lumin 138, 218–222 15 Hao Y., Y Wang (2007), Luminescent properties of Zn2SiO4 : Mn2+ phosphors under UV, VUV and CR excitation, J Lumin 122– 123, 1006– 1008 16 Jiang Y., J Chen, Z Xie, L Zheng (2010), Syntheses and optical properties of - Zn2SiO4:Mn nanoparticles by solvothermal method in ethylene glycol-water system, Mater, Chem Phys 120, 313–318 17 Karl A (1996) Franz Luminescent materials from Ullmann’s Encyclopedia of Industryal Chemistry, Vol.A15, pp.519-557 18 Keisuke Uegaito, Saburo Hosokawa, Masashi Inoue (2012), Effect of heat treatment on the luminescence of Zn2SiO4 : Mn2+ phosphors prepared by glycothermal methods Journal of Luminescence, Volume 132, Issue 1, January 2012, Pages 64-70 19 Leng, Yang (2003), Materials Characterization- Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods Copyright © John Wiley & Sons Singapore, Pecharsky, Vitalij K, Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials Springer Science Business Media, Inc., pp 20 Lin C.C., P Shen (1994), Sol-gel synthesis of zinc orthosilicate, J Non-Cryst, Solids 171, 281–289 21 Lin J , D.U Sänger, M Mennig, K Bärner (1999), Sol-gel synthesis and characterization of Zn2SiO4:Mn phosphor films, Mater Sci Eng 64, 73–78 22 Manavbasi A., J.C LaCombe (2007), Synthesis of pure Zn2SiO4 :Mn green phosphors by simple PVA-metal complex route, J Mater Sci 42, 252–258 23 Miyata T., T Minami, K Saikai, S Takata (1994), Zn2SiO4 as a host material for phosphor-emitting layers of TFEL devices, J Lumin 60–61, 926–929 52 53 24 Mu-Tsun Tsai, Yu-Feng Lu, Yen-Kai Wang (2010), Synthesis and characterization of manganese-doped zinc orthosilicate phosphor powders Journal of Alloys and Compounds, Volume 505, Issue 2, September 2010, Pages 818-823 25 Nikita Aleksandrovich Toropov (1995), Valentin Pavlovich Barzakovskii (auth.) High-Temperature Chemistry of Silicates and Other Oxide Systems Springer US 26 Parmar M.C., W.D Zhuang, K.V.R Murthy, X.W Huang, Y.S Hu, V Natarajan (2009), Role of SiO2 in Zn2SiO4:Mn phosphor used in optoelectronic materials, Indian J Eng Mater Sci 16, 185–187 27 Peter Švančárek, Robert Klement, Dušan Galuse (2016), Photoluminescence of (ZnO)X-Z(SiO2)Y:(MnO)Z green phosphors prepared by direct thermal synthesis: The effect of ZnO/SiO2 ratio and Mn2+ concentration on luminescence Ceramics International, In Press, Corrected Proof, Available online 27 July 2016 28 Pires A.M., M.R Davolos (2001), Luminescence of europium(III) and manganese(II) in barium and zinc orthosilicate, Chem Mater 13, 21–27 29 Professor Dr Friedrich Liebau (auth.)( 1985) Structural Chemistry of Silicates: Structure, Bonding, and Classification Springer-Verlag Berlin Heidelberg 30 Ropp R C (2004), Luminescence and the Solid State, Elsevier Science 31 Selomulya R., S Ski, K Pita, C.H Kam, Q.Y Zhang, S Buddhudu (2003), Luminescence properties of Zn2SiO4 : Mn2 thin-films by a sol-gel process, Mater Sci Eng B – Solid 100, 136– 141 32 Sohn K.S., B.H Cho, H.D Park (1999), Excitation energy-dependent photoluminescence behavior in Zn2SiO4 :Mn phosphors, Mater Lett 41, 303– 308 33 Sivakumar V., Arunachalam Lakshmanan, S Kalpana, R Sangeetha Rani, R Satheesh Kumar, M.T Jose (2012), Low-temperature synthesis of Zn2SiO4:Mn 53 54 green photoluminescence phosphor Journal of Luminescence, Volume 132, Issue 8, August 2012, Pages 1917-1920 34 Syono Y., S.I Akimoto(1971), Y Matsui, High pressure transformations in zinc silicates, J Solid State Chem, 369–380 35 Takesue M., K Shimoyama, S Murakami, Y Hakuta, H Hayashi, R.L Smith (2007), Phase formation of Mn-doped zinc silicate in water at hightemperatures and high-pressures, J Supercrit Fluids 43, 214–221 36 Tsai M.T., F.H Lu, J.M Wu, Y.K Wang, J.Y Lin (2011), Photoluminescence of titanium-doped zinc orthosilicate phosphor gel films, IOP Conf Series: Mater Sci Eng, 1–4 37 Tsai M.T , Y.H Lin, J.R Yang (2011), Characterization of manganese-doped willemite green phosphor gel powders, IOP Conf Series: Mater Sci Eng 18, 1– 38 Xu G.Q., H.T Xu, Z.X Zheng, Y.C (2010), Wu Preparation and characterization of Zn2SiO4: Mn phosphors with hydrothermalmethods Journal of Luminescence, Volume 130, Issue 10, October 2010, Pages 17171720 39 Yen M.W., M.J Weber (2004), Inorganic Phosphors, CRC Press, Boca Ralton, New York 40 Yen M.W., M.J Weber, Inorganic Phosphors, CRC Press, Boca Ralton, New York 41 Yu X., Y Wang (2010), Synthesis and photoluminescence improvement of mono dispersed Zn2SiO4 : Mn2+ nanophosphors, J Alloy Compd 497, 290–294 54 ... 28 2.2.2 Tổng hợp Zn2SiO4:Mn theo phương pháp tổng hợp pha rắn 28 2.3 Các phương pháp phân tích 31 2.3.1 Phương pháp đo phổ huỳnh quang 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.3.3 Phương pháp quét... Một phương pháp sử dụng dụng tiền chất TEOS phương pháp nhiệt glycol Theo phương pháp này, chất phát quang Zn2SiO4 pha tạp mangan với cấu trúc khác tổng hợp từ phản ứng kẽm axetat di hydrat mangan. .. chính: - Chế tạo chất phát quang kẽm silicat pha tạp mangan theo phương pháp phản ứng pha rắn - Nghiên cứu nâng cao khả phát quang sản phẩm số phụ gia thích hợp Do thời gian có hạn, luận văn