Nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  LÊ THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤM LƯỢNG TỬ CACBON PHA TẠP NITƠ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Lý Người hướng dẫn khoa học TS MAI XUÂN DŨNG HÀ NỘI – 2017 LỜI CẢM ƠN Được hướng dẫn thầygiáoTS Mai Xuân Dũng em thực đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ” Để hoàn thành khoá luận này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.Mai Xuân Dũng người tận tình bảo, giúp đỡ tạo nhiều thuận lợi cho em suốt trình thực khoá luận Em xin chân thành cảm ơn cán bộViện Khoa học Vật liệu, phòng hỗ trợ nghiên cứu khoa học Trường Đại học sư phạm Hà Nội khoa hóa học trường Đại học khoa học tự nhiên nhiệt tình giúp đỡ hỗ trợ em thực phép đo phổ hấp thụ UV-VIS, phổ phát xạ huỳnh quang, phổ hồng ngoại FTIR… Em xin cảm ơn Ban Chủ nhiệm khoa Hóa học - Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, thầy cô tổ Hóa lí - Cơng nghệ mơi trường giảng dạygiúp em có học bổ ích tích lũy kiến thức quý báu suốt trình học tập, nghiên cứu trường Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln bên cạnh ủng hộ chỗ dựa tinh thần cho em suốt thời gian qua Hà Nội,tháng năm 2017 SINH VIÊN Lê Thị Phượng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn thầy giáoTS Mai Xuân Dũng Các số liệu kết khóa luận trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội,tháng năm 2017 SINH VIÊN Lê Thị Phượng DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT QDs : Chấm lượng tử C-QDs : Chấm lượng tử cacbon N-CQDs : Chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ nm : Nanomét Eg : Độ rộng vùng cấm TEM : Transmission electron microscope FT-IR : Fourier transform - infrared spectroscopy UV-vis : Under violet - visible absorption spectroscopy PL : Photoluminescence spectroscopy CA : Citric acid EDA : Ethylenediamine CA-CQDs : Chấm lượng tử cacbon tổng hợp từ axit citric EDA-CQDs : Chấm lượng tử cacbon tổng hợp từ ethylenediamine Ag/N-CQDs : Hạt nano bạc MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Điểm đề tài PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chấm lượng tử 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu trúc điện tử chấm lượng tử 1.1.3 Tính chất quang chấm lượng tử 1.1.4 Một vài ứng dụng chấm lượng tử 1.2 Chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) 10 1.2.1 Mô tả cấu trúc 10 1.2.2 Một số tiềm ứng dụng chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 10 1.2.3 Phương pháp tổng hợp 12 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 14 2.1 Tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) 14 2.1.1 Hóa chất dụng cụ 14 2.1.2 Quy trình tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (NCQDs) 14 2.2 Các phương pháp nghiên cứu chấm lượng tử Cacbon pha tạp nitơ 15 2.2.1 Phổ hồng ngoại IR 15 2.2.2 Phổ hấp thụ UV-vis 16 2.2.3 Phổ phát xạ huỳnh quang 18 2.3 Thử tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 19 2.3.1 Hóa chất dụng cụ 19 2.3.2 Cách tiến hành 19 2.3.3 Nghiên cứu tính chất oxi hóa khử N-CQDs 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) 21 3.1.1 Sự hình thành chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 21 3.1.2 Cấu trúc chấm lượng tử cacbon pha tap nitơ 23 3.1.3 Tính chất quang chấm lượng tử cacbon 25 3.2 Tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 27 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Bảng Hiệu suất tương đối chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 27 Hình 1.1 Ảnh hưởng giam giữ lượng tử đến cấu trúc điện tử bán dẫn Hình 1.2 Sự thay đổi cấu trúc điện tử theo kích thước giảm dần chấm lượng tử Hình 1.3 Tính chất hấp thụ phát xạ chấm lượng tử Hình 1.4 A) màu sắc phát xạ đèn UV B) phổ phát xạ huỳnh quang chấm lượng tử CdSe có kích thước tăng dần từ trái sáng phải Hình 1.5 Cấu trúc chấm lượng tử cacbon pha tạp nitrơ 10 Hình 1.6 Phương pháp thủy nhiệt (Hydrothermal) 13 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ phương pháp thủy nhiệt 15 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ đo phổ IR 16 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy đo phổ UV-vis 17 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ đo iHR550 18 Hình 2.5 Thử tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử N-CQDs 20 Hình 3.1 Sự hình thành chấm lượng tử N-CQDs 21 Hình 3.2 Ảnh chụp chấm lượng tử N-CQDs kích thích đèn UV bước sóng ~354 nm 22 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 23 Hình 3.3 Cơ chế phản ứng hình thành chấm lượng tử N-CQDs 24 Hình 3.5 Đặc trưng quang học chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 25 Hình 3.6 Thử tính chất oxi hóa khử N-CQDs 27 Hình 3.7 Tính oxi hóa khử chấm lượng tử N-CQDs 28 PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Thế kỉ XXI với phát triển nhảy vọt khoa học công nghệ Bắt kịp xu thế, ngành công nghệ vật liệu cụ thể vật liệu nano phát triển khơng ngừng để tìm chất có ứng dụng cao nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Những nghiên cứu gần cho thấy, chấm lượng tử– điểm sáng vật liệu nano nghiên cứu tiến hành mạnh mẽ đạt tiến to lớn việc tổng hợp chấm lượng tử, việc tìm hiểu khả phát quang tiềm ứng dụng đa dạng nó, ví dụ linh kiện chuyển đổi lượng mặt trời, linh kiện quang điện tử, linh kiện phát sáng (QD-LED), y-sinh ảnh phân tử tế bào, cảm biến sinh học, đánh dấu sinh học Chấm lượng tử (quantum dots: QDs) thuật ngữ dùng để nhóm vật liệu có cấu trúc trật tự, có kích thước d đủ nhỏ để làm xuất hiệu ứng giam hãm lượng tử - đặc tính trội chấm lượng tử Hiệu ứng giam hãm dẫn đến việc thay đổi phát xạ ánh sáng chấm lượng tử Trong loại chấm lượng tử nghiên cứu, chấm lượng tử cacbon (Carbon quantum dots: C-QDs) lại quan tâm đặc biệtvìchúng khơng độc hại, quy trình tổng hợp đơn giản hóa chất thực phẩm sẵn có tự nhiên: carot, cà chua, đỗ xanh, sữa Các ứng dụng tiềm CQDs phụ thuộc nhiều vào tính chất hấp thụ phát xạ quang học Do đó, việc điều khiển tính chất quang (vùng hấp thụ, màu sắc phát xạ) CQDs có ý nghĩa then chốt việc định hình ứng dụng C-QDs Về lý thuyết, tính chất quang quan hệ chặt chẽ với cấu trúc điện tử C-QDs, phụ thuộc vào kích thước, thành phần hệ liên hợp C-QDs hay nhóm chức bề mặt chúng Xuất phát từ mong muốn điều khiển tính chất quang C-QDs với dị tố nitơ, đề tài nàytôi tập trung “nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ”bằng phương pháp thủy nhiệt hỗn hợp axit citric (CA: nguồn C) etylendiamin (EDA: nguồn dị tố nitơ) Mục đích nghiên cứu  Tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) phương pháp thủy nhiệt Nghiên cứu tính chất quang N-CQDs bằngphổ hấp thụ UV-vis phổ phát xạ huỳnh quang PL  ghiên cứu cấu trúc chấm lượng tử phổ hồng ngoại IR N Nghiên cứu tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ Nội dung nghiên cứu Tổng quan tài liệu: phương pháp tổng hợpN-CQDs Tổng hợp N-CQDs phương pháp thủy nhiệt Đặc trưng cấu trúc chấm lượng tử thu phương pháp phổ hồng ngoại IR  Nghiên cứu tính chất quang chấm lượng tử thu sử dụng quang phổ hấp thụ UV-Vis quang phổ phát xạ PL Nghiên cứu tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbonpha tạp nitơ Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp kết hợp lý thuyết thực nghiệm Đầu tiên, tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạpnitơ (N-CQDs) phương pháp thủy nhiệt.Sau khảo sát tính chất quang đưa mơ hình lý thuyết giải thích tính chất quang chấm lượng tử thu Điểm đề tài Tổng hợp thành công chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs), từ tìm cách tổng hợp chấm lượng tử N-CQDs cho cường độ phát quang mạnh dựa vào việc khảo sát thay đổi tỉ lệ hợp thức axit citric (CA) ethylendiamine (EDA) Thử tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ vis thực Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Khoa học, ĐHSP Hà Nội Phổ đo khoảng 200-800 nm với nước cất lần làm dung môi so sánh 2.2.3 Phổ phát xạ huỳnh quang Phổ phát xạ huỳnh quang có nguồn gốc từ trình tái hợp phát xạ cặp lỗ trống – điện tử bị giam giữ chấm lượng tử N-CQDs Trong đề tài này, phép đo phổ huỳnh quang thực hệ đo huỳnh quang phân giải cao máy iHR-550 Phòng Thí nghiệm Trọng điểm - Viện khoa học vật liệu - viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam.Dung dịch chấm lượng tử kích thích với laser có bước sóng 365 nm (Hình 2.4) Nguyên lý hoạt động máy đo phổ huỳnh quang Hình2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ đo iHR550 Nguồn sáng kích thích máy quang phổ ánh sáng laser (độ dài xung khoảng 6ns, tốc dộ lặp lại 15 xung/giây) sau qua đơn sắc ta lựa chọn bước sóng kích thích mẫu vật – mẫu đựng cuvet thạch anh Ánh sáng phát từ mẫu vật ban đầu hội tụ truyền vào hệ đơn sắc thứ hai Tại khe hẹp di chuyển để đưa ta đơn sắc vào detector Bước sóng cường độ ta đơn sắc xử lý đưa kết 19 phổ phát xạ mẫu vật ứng với bước sóng kích thích ban đầu lựa chọn Máy tnh kết nối với toàn hệ cho phép ta lựa chọn bước sóng kích thích, khe hẹp lựa chọn tia đơn sắc cho nguồn kích thích phần phân tch, tốc độ quét bước sóng Phổ huỳnh quang thu cung cấp thông tin chuyển dời điện tử, trình tái hợp phát xạ photon, điện tử từ trạng thái kích thích với lỗ trống trạng thái bản, sau nhận lượng kích thích quang 2.3 Thử tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 2.3.1 Hóa chất dụng cụ Hóa chất: - N-CQDs - AgNO3 - Nước cất Dụng cụ: - Các loại pipet 5, 10 ml - Cốc thuỷ tnh 50ml - Ống nghiệm Thiết bị: - Cân phân tích - Đèn chiếu UV 2.3.2 Cách tiến hành Lấy dung dịch chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơN-CQDs (2mg/ml) dung dịch AgNO3 (5mg/ml) cho vào cốc thuỷ tnh dung tch 50ml Sau đó, chiếu đèn UVkích thích (bước sóng ~354nm) thời gian (0, 1, 3, phút) Quan sát thay đổi dung dịch trước sau kích thích đèn UV 20 Hình 2.5.Thử tnh chất oxi hóa khử chấm lượng tử N-CQDs 2.3.3 Nghiên cứu tính chất oxi hóa khử N-CQDs Để nghiên cứu tính chất oxi hóa khử N-CQDs chúng tơi sử dụng phổ hấp thụ UV-vis Quy trình phép đođược thực tương tự mục 2.2.2 21 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) 3.1.1 Sự hình thành chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ Như trình bày chương 2, sử dụng phương pháp thủy nhiệt (Hydrothermal) tền chất CA (Citric acid) nguồn cacbon EDA (ethylendiamine) nguồn cung cấp dị tố N để tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs).Việc thay đổi tỉ lệ tiền chất giúp ta thu chấm lượng tử N-CQDs khác nhau.Cơ chế hình thành chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (Hình 3.1) Hình 3.1 Sự hình thành chấm lượng tử N-CQDs Trong axit citric (CA) có chứa nhóm -COOH, nhóm -OH liên kết C-H tương đối linh động EDA với nhóm –NH2 2liên kết C-H Ở o điều kiện thủy nhiệt (180 C, 3h) nhóm -OH -H CA với H nhóm –NH2 EDA tham gia vào q trình dehydrat hóa để tạo thành C sp , cuối hình thành nên hệ đa vòng liên hợp Khiq trình dehydrat hóa kéo dài, N tham gia vào hệ liên hợp tạo thành cấu trúc mà dị tố N tồn dạng amin no (-NHx, x=0, 1, 2) hay 22 hệ đa vòng thơm [4] Ngồi ra, H nhóm -NH2 bị tách với nhóm -OH CA để tạo thành nhóm amit N-CQDs Trong nghiên cứuđã công bố trước đây, người ta rõ vai trò EDA, chúng tham gia tích cực vào cấu trúc đặc biệt trình phát quang chấm lượng tử với cặp electron N chưa liên kết obitan p tham gia liên hợp với hệ đa vòng liên hợp.Trong khóa luận này,với điều kiện tổng hợp giữ nguyên không thay đổi tỉ lệ CA/EDA khảo sát 10/0; 8/2; 6/4; 4/6; 2/8; 0/10 (thay dổi hàm lượng dị tố N chấm lượng tử) với mong muốn tm tỉ lệ tối ưu với cường độ phát xạ huỳnh quang mạnh Q trình thực nghiệm, chúng tơi tổng hợp chấm lượng tử N- CQDs khác cho phát xạ huỳnh quang màu sáng xanh với cường độ phát xạ thay đổi tùy thuộc vào tỉ lệ CA/EDA nhận thấy chấm lượng tử N- CQDs cho phát quang mạnh CA/EDAcó tỉ lệ gần xấp xỉ nhau.Có thể giải thích sau: nghèo EDA tiền chất phản ứng cho tương ứng sản phẩm giàu thành phần CA, làm cho lượng vùng cấm hợp chất có chuyển dịch lượng thấp hơn(Hình 3.2) Đây cách để điều chỉnh khả phát quang chấm lượng tử mà khơng cần thay đổi kích thước chúng 23 Hình 3.2 Ảnh chụp chấm lượng tử N-CQDs kích thích đèn UV bước sóng ~354nm 24 3.1.2 Cấu trúc chấm lượng tử cacbon pha tap nitơ Cấu trúc chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) nghiên cứu phổ hồng ngoại (FT-IR) pha rắn Kết đo phổ FT-IR mẫu N-CQDs trình bày(Hình 3.4) Hình 3.4 Phổ hồng ngoại chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ Kết cho thấy, phổ hồng ngoại mẫu N-CQDs tổng hợp -1 xuất vùng phổ 3300 - 3500 cm đặc trưng cho nhóm phân cực –OH Ngoài ra, mẫu N-CQDs tổng hợp với tỉ lệ CA/EDA 10:0; 8:2; 6:4; 4:6 25 -1 có pic ~1714,72 cm đặc trưng cho dao động liên kết C=O (có thể liên kết este thơm anđehit thơm) Riêng phổ hồng ngoại N-CQDs tỉ lệ 4:6 pic ~1714,72 cm -1 đặc trưng cho dao động liên kết C=O, chúng xuất pic ~1650 -1 cm rõ nét đặc trưng cho liên kết –NH Đến với tỉ lệ CA/EDA 2:8 0:10 phổ hồng ngoại khơng xuất -1 pic ~1714,72 cm mà thay vào đó, chúng xuất pic ~1575.84 cm - -1 dặc trưng cho liên kết –N-H amit II ( nằm vùng 1500-1600 cm ) Ở N-1 CQDs tỉ lệ 0:10 xuất thêm vai 1637.56 cm đặc trưng cho liên kết C=O (amit I) Từ kết phổ hồng ngoại cho thấy cấu trúc chấm lượng tử có tồn số nhóm chức phân cực O-H, C=O, -NH2… Điều lý giải trình thủy nhiệt H linh động nhóm – NH2 EDA với –COOH hay C=O CA xảy theo phản ứng hình thành lên cấu trúc hóa học chấm lượng tử (Hình 3.3) H N H O H HO H O O O H H HO H H HO OH H H N OH H O H HO N H O H O OH o HOOC C H N H -nH2O NH2 COOH N N H N H2N Hình 3.3.Cơ chế phản ứng hình thành chấm lượng tử N-CQDs 26 H 3.1.3 Tính chất quang chấm lượng tử cacbon Nghiên cứu tnh chất quang N-CQDs trạng thái dung dịch, tiến hành đo phổ UV-vis phổ phát xạ PL (Hình 3.5) Hình 3.5.Đặc trưng quang học chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (A) phổ hấp thụ UV-vis; (B) phổ phát xạ đo bước sóng kích thích khác nhau; (C) chế mơ tả tính chất hấp thụ - phát xạ C-QDs; (D) hình ảnh chụp dung dịch nước N-CQDs đèn UV (354 nm) - hình bên phải-so với nước cất -hình trái Khi thay đổi tỉ lệ hợp thức CA/EDA, mẫu N-CQDs có vùng phổ đặc trưng hai vùng hấp thụ đặc trưng 240 nm 350 nm tương ứng với q trình dịch chuyển điện tử từ n ®    [3], riêng mẫu N* * ® CQDs với tỉ lệ CA/EDA 10/0 0/10 điểm hấp thụ 350 nm Ngồi ra, phổ hấp thụ có dải hấp thụ thấp kéo dài đến gần 500 nm, làm cho dung dịch N-QDs có màu vàng đậm nồng độ cao Q trình chuyển dịch điện tử thể hình (C) sau: Electron HUMO (obitan không liên kết - trạng thái n) lấy lượng từ photon kích * thích để chuyển dịch lên obital phản liên kết π (các mũi tên đậm màu đỏ) Ở obitan lượng cao này, electron chuyển dịch trạng thái LUMO thấp hơn, cuối trạng thái bề mặt Trạng thái bề mặt obitan nhóm -C=O hay -N-Rx bề mặt chấm lượng tử [3, 4] Điều hoàn toàn phù hợp với kết phân tích từ phổ hồng ngoại Có thể thấy hình (A), thay đổi tỉ lệgiữa CA EDA mẫu N-CQDs thu vùng hấp thụ  ®  tăng lên Cụ thể, vùng hấp phụ * N-CQDs (CA/EDA = 4:6 ) có đỉnh hấp thụ  ® hấp thụ n®  *  * cao so với đỉnh Điều đó, cho thấy N-CQDs (CA/EDA=4:6) hình thành hệ đa vòng thơm liên hợp tốt Khác so với N-CQDs, chấm lượng tử với tỉ lệ 2:8; 0:10 có đỉnh hấp thụ ~220 nm ~210 nm, chúng khơng có đỉnh hấp thụ vùng 350nm N-CQDs.Có thể chấm lượng tử có nhiều nhóm chức tự hơn, nhiều obitan chưa tham gia liên kết hay nhiều trạng thái n làm cho mức chuyển hóa n®  * có lượng thấp Phổ phát xạ huỳnh quang N-CQDs biểu diễn hình (B) Các N-CQDs có phổ PL đám trải rộng từ 400 nm đến 570 nm, với đỉnh phát xạ 450 nm Các dung dịch kích thích đèn UV cho ánh sáng phát xạ màu xanh (ảnh chụp hình 3.5) Hiệu suất lượng tử mẫu nghiên cứu sau xác định dựa tỷ số giữ diện tch phổ phát xạ mẫu nghiên cứu dung dịch quinin sunfat chuẩn với hiệu suất biết 55% vùng phát xạ xanh lục Dung dịch N- CQDs nghiên cứu dung dịch quinin sunfat H2SO4 (0,05 M) có độ hấp thụ 325 nm nhỏ (dưới 0,2) đo phổ huỳnh quang với điều kiện hoàn toàn giống Kết tnh tốn chúng tơi thống kê bảng1 Bảng Hiệu suất tương đối chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ Mẫu 10:0 8:2 6:4 4:6 2:8 0:10 Hiệu suất lượng tử 32 23 45 12 79 3.2 Tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbonpha tạp nitơ Khi nghiên cứu tính chất oxi hóa khử chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ, tiến hành đo phổ hấp phụ dung dịch N-CQDs+Ag sau kích thích dung dịch N-CQDs+Ag đèn UV (bước sóng ~354 nm) khoảng thời gian khác Asorbance (a.u) N-CQDs N-CQDs+Ag (Dark 8H) NCQDs+Ag (UV- 5min) 200 250 300 350 400 450 Wavelength (nm) 500 Hình 3.6.Thử tnh chất oxi hóa khử N-CQDs 550 Nhận thấy kích thích dung dịch N-CQDs+Ag đèn UV sau khoảng thời gian phút dung dịch khơng vùng hấp phụ 300 – 400 nm Phổ hấp phụ chấm lượng tử N-CQDs liên quan đến chuyển dịch n→ �� Ở đó, n obitan không liên kết xuất phát từ dị tố O,N cặp electron chưa tham gia liên kết có N-CQDs � cấu trúc liên hợp Sau thời gian phản ứng, vùng hấp thụ bị dị tố O, N nhóm chức -COOH, -OH, -NH2trên bề mặt chấm lượng tử tham gia vào q trình oxi hóa tạo thành dạng cấu trúc chấm lượng tử Hình 3.7 Tính oxi hóa khử chấm lượng tử N-CQDs  Đầu tiên, xạ UV kích thích ion Ag hoạt động Khi chấm  lượng tử N-CQDs nhường điện tử Ag tạo nguyên tử bạc Tiếp theo, ion  Ag dung dịch hấp thụ bề mặt nguyên tử bạc tạo lớp điện tch dương Các điện tích dương hút nhóm chức mang điện tch âm –COOH, –OH bề mặt N-CQDs Chính cấu trúc khiến hạt nano bạc Ag/N-CQDs hình thành phân tán dung dịch mà khơng bị kết đám Ngồi ra, hình thành cấu trúc bề mặt tương tác hóa học nhóm chức bề mặt –COOH, –NH2, –OH (Hình 3.6) KẾT LUẬN Sau trình tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc tính chất quang chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ Kết khóa luận thu số điểm đáng ý sau: Tổng hợp thành công chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) phương pháp thủy nhiệt với quy trình tổng hợp chấm lượng tử ổn định Với chấm lượng tử cacbon pha tạp nito (N-CQDs)  Quá trình dehydrat hóa xảy nhiệt độ tương đối thấp (180 C) với tham gia EDA giúp hiệu suất phát xạ tốt so với CQDs nghiên cứu đề tài trước  Việc thay đổi tỉ lệ hợp thức tiền chất tham gia phản ứng CA EDA giúp ta tìm thấy tỉ lệ phù hợp để tổng hợp N-CQDs cho hiệu suất phát quang mạnh Nghiên cứu tính chất oxi hóa khử N-CQDs Kết phổ hấp thụ UV-vis cho thấy, đỉnh hấp phụ 350nm NCQDs bị hình thành cấu trúc hạt nano bạc(Ag/N-CQDs) thay đổi cấu trúc bề mặt tương tác nhóm chức bề mặt N-CQDs TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mai Xuân Dung(2013), Quantum dot solids and nanocomposites, Luận Văn Tiến Sĩ, Trường ĐH Quốc Gia Chonnam, , [2] Nguyễn Quang Liêm (2011), “Chấm lượng tử bán dẫn CdSe, CdTe, InP CuInS2: chế tạo, tính chất quang ứng dụng”, sách chuyên khảo Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội [3] Dan, Q., Min, Z., Ligong, Z., Haifeng, Z., Zhigang, X., Xiabin, J., Raid, E H., Hongyou, F., Zaicheng, S Formation mechanism and optimization of highly luminescent N-doped grapheme quantum dots Sci Rep.4 (2014), p 5294 [4].Schaller R, Klimov V High eficiency carrier multiplication in PbSe nanocrystals: implications for solar energy conversion Phys Rev Lets 92 (2004), p 186601 [5] Haitao L, Zhenhui K, Yang L, Shuit-Tong (2012), L Carbon nanodots: synthesis, properties and applications, J Mater Chem.22 p 24230 [6] Ekimov A I, Efros A L, Onushchenko A A Quantum size efect in semiconductor microcrystals Solid State Commun.56 (1985), p 921 [7].Dey, S., et al., The confinement energy of quantum dots arXiv:1212.2318,2012 [8].Chukwuocha, E.O., M.C Onyeaju, and T.S Harry, Theoretical studies on the effect of confinement on quantum dots using the brus equaton 2012 Trang web tham khảo https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_quantum_dots ... 3.1 Chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs) 21 3.1.1 Sự hình thành chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 21 3.1.2 Cấu trúc chấm lượng tử cacbon pha tap nitơ 23 3.1.3 Tính chất quang chấm. .. nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ bằng phương pháp thủy nhiệt hỗn hợp axit citric (CA: nguồn C) etylendiamin (EDA: nguồn dị tố nitơ) Mục đích nghiên cứu  Tổng hợp chấm lượng tử. .. số tiềm ứng dụng chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ 10 1.2.3 Phương pháp tổng hợp 12 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 14 2.1 Tổng hợp chấm lượng tử cacbon pha tạp nitơ (N-CQDs)