Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại của các hạt nano ZnS pha tạp Mn

Ngoài phần mở đầu, luận văn gồm 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của vật liệu nano ZnS:Mn, Chương 2 Tổng quan về phổ hấp thụ hồng ngoại của vật liệu nano ZnS pha tạp Mn không bọc phủ và bọc phủ polymer, Chương 3 Kết quả thực nghiệm và thảo luận.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ KIỀU BÁ CHIẾN NGHIÊN CỨU PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI CỦA CÁC HẠT NANO ZnS PHA TẠP Mn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC                         Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ KIỀU BÁ CHIẾN NGHIÊN CỨU PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI CỦA CÁC HẠT NANO ZnS PHA TẠP Mn Chuyên ngành: Quang học Mã số: 60440109 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Phạm Văn Bền                         Hà Nội ­ 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Phạm Văn Bền, Trường Đại  học Khoa học Tự nhiên ­ ĐHQGHN, người đã trực tiếp chỉ bảo tận tình, hướng   dẫn tơi hồn thành luận văn này.  Tơi cũng xin bày tỏ  lòng biết  ơn chân thành nhất tới tất cả các thầy, cơ,  tập thể cán bộ Bộ mơn Quang lượng tử; các thầy, cơ trong Khoa Vật lý, trường  Đại học Khoa học Tự    Nhiên đã truyền đạt cho tơi những kiến thức chun   ngành  vơ cùng q báu Tơi xin cảm  ơn Anh Đặng Văn Thái đã tham gia ghi phổ, sử  lí phổ  và   giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận văn Tơi cũng khơng qn gửi lời cảm  ơn đến gia đình; các anh, chị, bạn bè  học viên đã đồng hành, giúp đỡ  tơi trong q   trình tìm tài liệu, trao đổi kiến  thức cũng như  truyền đạt những kinh nghiệm giúp tơi có thể  hồn thành luận  văn một cách  tốt nhất Hà Nội, 12/2015 Học viên Kiều Bá Chiến Bộ môn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC Bộ môn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ DANH MỤC BẢNG Bộ mơn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ DANH MỤC HÌNH Bộ mơn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, cơng nghệ  nano được đầu tư  phát triển mạnh mẽ  với những   ứng dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống. Chẳng hạn, người ta đã chế  tạo ra   các chip nano máy tính có độ tích hợp rất cao và triển vọng cho phép dung lượng  bộ nhớ máy tính tăng lên rất lớn; các ống nano cacbon cực kỳ vững chắc, có độ  bền cơ  học gấp 10 lần thép và đặc biệt có tính bền nhiệt rất cao; những loại   pin mới có khả  năng quang hợp nhân tạo sẽ  giúp con người sản xuất năng  lượng sạch….Ngồi ra cơng nghệ  nano còn nhiều  ứng dụng quan trọng trong  nhiều ngành nghề khác như y tế, an ninh quốc phòng, thực phẩm… Đối tượng của cơng nghệ  nano là những vật liệu có kích cỡ  nanomet   Với kích thước nhỏ như vậy, vật liệu nano có những tính chất vơ cùng độc đáo   mà những vật liệu có kích thước lớn hơn khơng thể  có được như  độ  bền cơ  học, tính xúc tác cao, tính siêu thuận từ, các tính chất điện quang nổi trội. Mục   tiêu ban đầu của việc nghiên cứu vật liệu nano để   ứng dụng trong cơng nghệ  sinh học như các tác nhân phản ứng sinh học và hiện ảnh các tế bào. Ứng dụng  trong vật lý, các chấm lượng tử được hướng tới để sản xuất các linh kiện điện  tử như các điốt phát quang (LED), laser chấm lượng tử có hiệu suất cao hơn và  dòng ngưỡng thấp. Trong viễn thơng chấm lượng tử  được dùng trong các linh   kiện để khuếch đại quang và dẫn sóng [2, 3] ZnS, ZnS : Mn là một trong những vật liệu nano bán dẫn có độ rộng vùng  cấm lớn (Eg =3,68eV ở 300K), chuyển mức thẳng, có độ bền nhiệt cao được ứng  dụng rộng rãi trong các dụng cụ quang điện tử [2, 3] Để  làm tăng khả  năng  ứng dụng của các vật liệu nano nói chung và của  ZnS, ZnS : Mn nói riêng người ta thường bọc phủ chúng bằng các chất hoạt hóa  bề  mặt như  polymer  :  polyvinyl alcohol (PVA),  polyvinyl pyrrolidone (PVP)    Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ polymer thì kích thước của chúng giảm,  điều này dẫn đến dịch bờ hấp thụ của ZnS về phiá bước sóng ngắn (dịch chuyển   xanh), dịch đám phát quang Mn2+ về phía bước sóng dài (dịch chuyển đỏ), cường  Bộ mơn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ độ  phát quang mạnh và thời gian phát quang ngắn [ 3, 4]. Khi đó, khả  năng  ứng  dụng của vật liệu nano ZnS, ZnS : Mn trong các dụng cụ quang điện tử  sẽ  tăng  lên Để kiểm tra các hạt nano có được bọc phủ các chất hoạt hóa bề mặt hay   khơng ta có thể khảo sát phổ  nhiệt vi sai, phổ  hấp thụ hồng ngoại FT­IR. Đó là  lý do chúng tơi chọn đề  tài  :  “Nghiên cứu  phổ  hấp thụ  hồng ngoại của các  hạt nano ZnS pha tạp Mn” Ngoài phần mở đầu, luận văn gồm 3 chương: Chương 1. Tổng quan về cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của vật liệu nano   ZnS:Mn Chương 2. Tổng quan về  phổ  hấp thụ  hồng ngoại của vật liệu nano ZnS pha   tạp Mn không bọc phủ và bọc phủ polymer Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận Bộ môn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ 80 PVA (OH) 3457 60 (C=O) 1638 § é hÊp thơ(%) (CH ) 671 1106 517 40 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.7: Phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR của PVA  3. 5.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của ZnS : Mn bọc phủ PVA Sự  bọc phủ  các hạt nano ZnS:Mn bằng PVA đã được kiểm tra bằng phổ  hấp thụ hồng ngoại. Hình 3.8, 3.9 là phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR của các hạt   nano ZnS:Mn bọc phủ PVA với các khối lượng PVA khác nhau. Từ các phổ hấp   thụ hồng ngoại FT­IR này chúng tơi đã xác định được các thơng số đặc trưng : số  sóng, cường độ  của các vạch đặc trưng cho các loại dao động. Kết quả  được   dẫn ra ở bảng 3.4  Bộ môn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 40 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ a: PVA b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,8gPVA 100 (OH) 3422 (Mn­S) 653 3410 (Zn­S) 80 (Zn­S) (C=O) 617 1638 476 § é hÊp thơ(%) b N-OH 1288 60 (C=O) 3450 1556 c (C­H) (Zn­S) 1102 1411 (Oxy) 40 1003 a 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) (OH) (C=O) 160 (Zn­S) (Zn­S) 476 617 (Mn­S) 658 1638 670 (Zn­S) (Oxy) 1102 1003 140 1556 3410 a:PVA b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,8gPVA c (C­H) 1411 b § é hÊp thơ(%) 120 658 100 80 3456 60 670 40 a 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.8: Phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR của PVA(đường a),   ZnS:Mn(đường b), ZnS:Mn/0,8gPVA8%(đường c)  Bộ mơn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 41 Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ a:PVA b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,2gPVA d: ZnS:Mn/0,4gPVA e: ZnS:Mn/0,6gPVA f: ZnS:Mn/0,8gPVA g: ZnS:Mn/1gPVA (C=O) h: ZnS:Mn/1,2gPVA 1637 i: ZnS:Mn/1,5gPVA 100 (Zn-S) 471 80 (Zn-S) 617 (Mn-S) 657 (OH) 3415 c § é hÊp thô(%) 1556 60 (Oxy) 1004 g d e (0-H) (Zn-S) 1104 b i f (C-H) h 1415 40 a 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) (OH) 3410 (C-H) 260 240 (Zn-S) (Zn-S) (Mn-S) 470 612 655 670 (Oxy) 1004 1410 1552 (C=O) 1629 i h 220 200 g 180 § é hÊp thô(%) a:PVA b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,2gPVA d: ZnS:Mn/0,4gPVA e: ZnS:Mn/0,6gPVA f: ZnS:Mn/0,8gPVA g: ZnS:Mn/1gPVA h: ZnS:Mn/1,2gPVA i: ZnS:Mn/1,5gPVA f 160 e 140 120 d 100 c 80 b 3456 60 40 a 20 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.9: Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA (đường a), ZnS:Mn (đường b)   và ZnS:Mn/PVA với các khối lượng PVA khác nhau  Bộ mơn Quang Lượng tử                                                                              Năm 2015 42 Kiều Bá Chiến                                                                                                      Luận văn Thạc sĩ Bảng 3.4 : Các thơng số đặc trưng : số sóng, cường độ của các vạch  trong phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA và các hạt nano ZnS : Mn/ PVA với các khối lượng PVA khác nhau ZnS : Mn/ PVA với các khối lượng PVA(g) khác nhau PVA 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,5 Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) Số  sóng I(au) 517 16,8 478 63,6 466 30,6 464 39,8 476 48,8 467 49,4 469 39,8 474 21,4 474 20,6     619 64,5 617 36,9 614 43,8 621 47,3 617 53,1 618 37,7 614 22,7 614 20,8 671 9,3 660 62,2 654 32,7 650 42,3 660 49,2 667 52,6 667 42,3 667 35,7 667 35,5     1010 30,5 1006 17,9 1006 24,4 1007 19,4 1006 32,1 1006 20,9 1014 10,2 1014 16,3 1106 9,1 1106 35,6 1106 30,6 1104 32,9 1108 16,8 1107 38,5 1109 23,7 1109 8,3 1109 15,9     1180 21,9 1179 18,5 1176 22,7 1175 11,6 1180 31,1 1168 19,2 1177 11,2 1177     1288 1288 13,3 1230 20,5 1292 21,5 1288 36 1290 27 1339 11,5 1339 8,5     1415 43 1421 26,4 1418 29,1 1411 37,1 1419 44 1422 35,2 1410 36,3 1410 41,3     1557 52,6 1557 34,2 1551 35,5 1555 45,5 1546 47,5 1553 39,6 1552 42,2 1552 46,5 1638 13,8 1630 52,4 1633 49,4 1630 46,6 1637 47,8 1637 59,1 1637 45 1629 24,8 1629 29,4 3456 33,5 3443 88,2 3430 72,5 3426 62,5 3422 66,4 3420 69,4 3415 59,8 3410 49,5 3410 58,6 41 Bộ môn Quang – Lượng tử                                                                              Loại  dao động Mn­S Zn­S Zn­S Oxy Zn­S C=C N­OH C­H C­O C=O OH               Năm 2014 Kiều Bá Chiến                                                                                                       Luận văn Thạc  sĩ Từ đồ thị và bảng các thơng số đặc trưng : số sóng, cường độ của các vạch trong phổ  hấp thụ  hồng ngoại của PVA và các hạt nano ZnS : Mn/ PVA với các khối lượng PVA khác  nhau cho thấy:       + Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVA, trong phổ FT­IR của nó   vẫn xuất hiện các đám và vạch đặc trưng của PVA ,ngồi ra còn xuất hiện các vạch   đặc trưng cho Zn­S   khoảng 1109cm ­1, 620cm­1, 471cm­1   Tuy nhiên so với các hạt  nano ZnS:Mn khơng bọc phủ (nhóm OH có số sóng 3443cm­1), khi tăng khối lượng bọc  phủ của PVA từ 0,2g đến 1,5g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm OH   bị  dịch về  phía số  sóng nhỏ  khoảng 46cm­1. Kết quả  được dẫn ra   bảng 3.5 và hình  3.10 Bảng 3.5 : Vị trí số sóng của nhóm OH theo khối lượng PVA mPVA(g) số sóng(cm­1) 3443 0,2 3430 0,4 3426 0,6 3422 0,8 3420 3415 1,2 3410 1,5 3410 3460 -1 Sè sãng(cm ) 3440 3420 3400 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,5 mPVA(g) Hình 3.10 : Đồ thị biểu diễn thay đổi vị trí số sóng của nhóm OH theo khối lượng   PVA trong các hạt nano ZnS:Mn/PVA 3.6. Phổ hấp thụ hồng ngoại của ZnS:Mn bọc phủ PVP 3.6.1 Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP 42 Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                                               Năm   2014 Kiều Bá Chiến                                                                                                       Luận văn Thạc  sĩ Hình 3.11 là phổ  hấp thụ  hồng ngoại của PVP. PVP là polymer có cơng thức  (C6H9NO)n  với các nhóm chức đặc trưng OH, C­H, C=O, CH 2… Phổ  hấp thụ  hồng  ngoại của PVP có các đám và vạch đặc trưng cho dao động của các nhóm OH   3433   cm­1, C­H   2953 cm­1, C=O   1646 cm­1, –C­C­  ở khoảng 657 cm­1. Ngồi ra còn xuất  hiện các vạch   571 cm­1, 731 cm­1, 1300 cm­1, 1473 cm­1…, trong đó các đám và vạch  đặc trưng cho nhóm OH, C=O có độ  hấp thụ  tương đối lớn. Đám đặc trưng cho nhóm  OH có độ hấp thụ mạnh vì PVP hấp thụ mạnh nước.  PVP 80 (C=O) 1654 (OH) 3433 C=N 1291 1463 60 § é hÊp thô(%) -C-C671 573 40 1374 (C-H) 2954 (CH2) 736 1215 839 2138 -C-C1075 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.11: Phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR của PVP 3.6.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của ZnS:Mn bọc phủ PVP Sự  bọc phủ  các hạt nano ZnS:Mn bằng PVP cũng được kiểm tra bằng phổ  hấp  thụ hồng ngoại. Hình 3.12 là phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR của ZnS:Mn (CMn= 8%mol)  khơng bọc phủ và bọc phủ  PVP với m PVP = 1,2g, Hình 3.13 là phổ hấp thụ hồng ngoại   FT­IR của PVP, ZnS:Mn (CMn= 8% mol) khơng bọc phủ  và bọc phủ  PVP với các khối  lượng PVP khác nhau. Từ các phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR này chúng tơi đã xác định   được các thơng số đặc trưng : số sóng, cường độ  của các vạch đặc trưng cho các loại   dao động. Kết quả được dẫn ra ở bảng 3.6  43 Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                                               Năm   2014 Kiều Bá Chiến                                                                                                       Luận văn Thạc  sĩ 100 (Zn-S) (Zn-S) 476 617 a: PVP b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/1,2gPVP (Mn-S) 655 b (C=O) 1641 80 (C-H) 2952 § é hÊp thơ (%) (C=O) (C=N) (Oxy) 1007 (Zn-S)1292 1106 60 (OH) 3420 1551 c 40 a 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) (Zn-S) 476 220 (Zn-S) 617 (Mn-S) 655 (C=O) 1641 1551 200 (Oxy) (C=N) 1007 (Zn-S) 1292 1106 180 (OH) 3420 a: PVP b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/1,2gPVP (C-H) 2952 c § é hÊp thơ(%) 160 140 b 120 100 80 60 a 40 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.12: Phổ hấp thụ hồng ngoại RT­IR của PVP(a), ZnS:Mn(b) và ZnS:Mn/1,2g   PVP(c)  44 Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                                               Năm   2014 Kiều Bá Chiến                                                                                                       Luận văn Thạc  sĩ 1642 653 100 1546 617 1411 471 b 1288 80 c 1102 1006 § é hÊp thơ(%) a: PVP b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,2gPVP d: ZnS:Mn/0,4gPVP e: ZnS:Mn/0,8gPVP f: ZnS:Mn/1,2gPVP g: ZnS:Mn/1,6gPVP 3422 f d 60 g a 40 e 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) (Zn-S) (Zn-S) (Mn-S) 471 617 653 260 (Zn-S) (OH) 3422 1546 1102 240 (C=O) 1642 g (C=N)1411 1006 220 2962 1288 f 200 e 180 § é hÊp thô(%) a: PVP b: ZnS:Mn c: ZnS:Mn/0,2gPVP d: ZnS:Mn/0,4gPVP e: ZnS:Mn/0,8gPVP f: ZnS:Mn/1,2gPVP g: ZnS:Mn/1,6gPVP 160 d 140 c 120 100 b 80 60 a 40 20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -1 Sè sãng(cm ) Hình 3.13: Phổ hấp thụ hồng ngoại FT­IR  của PVP, ZnS:Mn và ZnS:Mn bọc phủ   PVP với các khối lượng khác nhau 45 Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                                               Năm   2014 Kiều Bá Chiến                                                                                                                      Luận văn Thạc sĩ Bảng 3.6: Các thơng số đặc trưng : số sóng, cường độ của các vạch trong phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP  và các hạt nano ZnS : Mn/ PVP với các khối lượng PVP khác nhau ZnS : Mn/ PVP với các khối lượng PVP(g) khác nhau PVP Số  sóng 0,4 0,8 1,2 Loại dao động 1,6 I(au) Số sóng I(au) Số sóng I(au) Số sóng I(au) Số sóng I(au) Số sóng I(au) Số sóng I(au) 470 657 0,2 38.8 24.3 670 466 73,2 458 65,8 453 49,8 476 56,5 471 77,7 Zn-S 617 72,1 621 66,3 617 51,4 617 57,8 621 77,5 -C-CZn-S 660 31.8 660 68,2 660 62,3 655 49,13 655 56,3 657 77,2 1014 40,8 1014 43,4 1007 40,9 1007 33,7 1007 30,3 1007 48,9 dao động mở rộng Oxy 1079 7.32 1106 47,7 1102 45,7 1106 33,1 1106 33,4 1105 46,4 Zn-S 1300 40 1292 27,2 1292 30,9 1288 31,7 1292 33,1 1292 57,6 C=N 1415 29,7 1415 31,6 1415 32,5 1415 41,6 1415 70,7 C-H 1415 29,4 1655 65.7 1649 61,8 1649 59,8 1645 57,9 1642 56,5 1640 78,9 C=O 2953 32.4 2946 52,7 2946 50,6 2952 54,4 2952 42,1 2956 71,1 C-H 3433 60.1 3424 83,2 3420 78,4 3434 79,2 3420 72,6 3415 87,9 OH 3422 50.6 Bộ môn Quang – Lượng tử                                                                                       46                           Năm 2014 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ Từ bảng số sóng và cường độ các đỉnh của phổ hấp thụ hồng ngoại (bảng  3.5) ta thấy: + Trước và sau khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ  PVP đều xuất  hiện các vạch đặc trưng cho dao động của các liên kết Zn­S ở 1114 cm­1, Mn­S ở  660 cm­1 . Độ hấp thụ  của các vạch sau khi bọc phủ có thay đổi, vạch 660 cm­1  tăng từ 31.8 lên 50.3 a.u, vạch 1014 cm­1  tăng từ 10.0 lên 17.9 a.u, vạch 3422 cm­1  tăng từ 50.6 lên 61.2 a.u.         +   Khi     hạt   nano   ZnS:Mn     bọc   phủ   PVP,     giống   như  ZnS:Mn/PVA, trong phổ hấp thụ hồng ngoại của nó cũng xuất hiện các đám và  vạch đặc trưng của PVP , Zn­S   Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn khơng   bọc phủ(nhóm C=O có số sóng 1649cm­1), khi tăng khối lượng bọc phủ của PVP  từ 0,2g đến 1,6g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm C=O cũng bị  dịch về  phía số  sóng nhỏ  khoảng 35cm­1 . Kết quả  được dẫn ra   bảng 3.5 và   hình 3.14 Bảng 3.5 : Vị trí số sóng của nhóm C=O theo khối lượng PVP mPVP(g) số sóng(cm­ 1655 0,2 1649 0,4 1649 0,8 1645 1,2 1642 1,6 1640 ) -1 Sè sãng(cm ) 1650 1600 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6 mPVP(g) Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 47 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ Hình 3.14 : Đồ thị biểu diễn thay đổi vị trí số sóng của nhóm C=O theo khối  lượng PVP trong các hạt nano ZnS:Mn/PVP KẾT LUẬN Thực hiện đề  tài :  “Khảo sát phổ  hấp thụ  hồng ngoại của các hạt  nano ZnS pha tạp Mn”, chúng tơi đã thu được một số kết quả chính sau: 1. Thu thập tài liệu tham khảo về  cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng và  phổ  FT­IR của vật liệu nano ZnS, ZnS:Mn, ZnS:Mn bọc phủ một s ố ch ất ho ạt   hóa bề mặt 2. Khảo sát cấu trúc tinh thể, hình thái học  thơng qua các phổ  X­Ray và  ảnh TEM của chúng và phổ phát quang của một số hạt nano ZnS:Mn khơng bọc  phủ, bọc phủ PVA, PVP. Kết quả cho thấy : PVA, PVP khơng làm thay đổi tính chất cấu trúc của các hạt nano ZnS:Mn   mà chỉ làm  tăng cường độ phát quang của đám da cam vàng đặc trưng cho các ion  Mn2+ trong tinh thể  ZnS. Ngun nhân của hiện tượng này là do hiệu  ứng giam   cầm lượng tử liên quan đến sự giảm kích thước hạt và sự truyền năng lượng từ  các phân tử PVA, PVP sang các hạt nano ZnS:Mn 3. Nghiên cứu phổ  hấp thụ  hồng ngoại FT­IR của PVA, PVP, và của các  hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVA, PVP. Kết quả cho thấy :        + Trong phổ FT­IR của PVA xuất hiện các đám, các vạch đặc trưng cho dao  động của các nhóm: OH   3453 cm­1; CH/CH2   2902 cm­1; C­O   1108 cm­1  ,  trong đó đám đặc trưng cho OH có độ hấp thụ lớn + Trong phổ  FT­IR của PVP xuất hiện các đám, các vạch đặc trưng cho dao   động của các nhóm hiđroxyl OH ở 3433 cm­1, C­H ở 2953 cm­1, C=O ở 1646 cm­1,  –C­C­ ở khoảng 657 cm­1. Ngồi ra còn xuất hiện các vạch ở 571 cm­1, 731 cm­1,  Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 48 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ 1300cm­1, 1473cm­1, trong đó các đám và vạch đặc trưng cho nhóm  carbonyl C=O  có độ hấp thụ tương đối lớn.       + Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVA, trong phổ FT­IR của nó vẫn   xuất hiện các đám và vạch đặc trưng của PVA ,ngồi ra còn xuất hiện các vạch  đặc trưng cho Zn­S  ở 620cm­1, 471cm­1 . Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn  khơng bọc phủ (nhóm OH có số sóng 3443cm­1), khi tăng khối lượng bọc phủ của  PVA từ 0,2g đến 1,5g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm OH bị  dịch về phía số sóng nhỏ khoảng 46cm­1                   +   Khi     hạt   nano   ZnS:Mn     bọc   phủ   PVP,     giống   như  ZnS:Mn/PVA, trong phổ hấp thụ hồng ngoại của nó cũng xuất hiện các đám và  vạch đặc trưng của PVP , Zn­S   Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn khơng   bọc phủ (nhóm C=O có số sóng 1649cm­1), khi tăng khối lượng bọc phủ của PVP   từ 0,2g đến 1,6g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm C=O cũng bị  dịch về phía số sóng nhỏ khoảng 15cm­1  Sự dịch chuyển vị trí của các đám, vạch đặc trưng cho nhóm OH trong các  hạt nano ZnS:Mn bọc phủ  PVA và nhóm C=O trong các hạt nano ZnS:Mn bọc   phủ PVP là bằng chứng cho thấy các hạt nano ZnS:Mn đã được bọc phủ các chất  hoạt hóa bề mặt PVA, PVP 4. Đã giải thích sự dịch chuyển vị trí của các đám đặc trưng cho dao động   của nhóm OH, C=O là do khi các nhóm này tham gia vào liên kết phối trí với các   ion Zn2+  trên bề  mặt các hạt nano đã làm   giảm liên kết của đám này với các  mạch PVA, PVP Bộ mơn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 49 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1. Phạm Văn Bền (2008), Quang phổ  phân tử  hai nguyên tử, Nhà xuất bản đại  học Quốc gia Hà Nội 2.  Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB ĐHQGHN, Hà Nội 3. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học Nano, Cơng nghệ nền và vật liệu nguồn  NXB Viện Khoa học Việt nam, Hà Nội 4. Nguyễn Văn Trường(2012), Chế tạo các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ chất hoạt   hóa bề  mặt và khảo sát phổ  phát quang của chúng,   luận văn thạc sỉ  khoa học,   Trường ĐHKHTN ­ ĐHQG Hà Nội 5. Phùng Thu Hiền (2012),  Nghiên cứu chế  tạo vật liệu nano ZnS:Mn bọc phủ   PVP và khảo sát phổ phát quang của chúng,  luận văn thạc sỉ khoa học,  Trường   ĐHKHTN ­ ĐHQG Hà Nội Tài liệu tiếng Anh  Abdul   Kareem   Thottoli   and   Anu   Kaliani   Achuthanunni   (2013),  Effect   of   Polyvinyl   alcohol   concentration   on   the   ZnS   nanoparticles   and   wet   chemical   synthesis of wurzite ZnS nanoparticles, pp1­9  7. Bhargava R.N, Gallagher D, Hong X, Nurmikkvo A (1994),  Optical properties of   manganeses­ doped nanocrystals of ZnS,  physical Review letters 72(3), pp 416­419   Cadis   A­I,   E.­I   Popovici,   E   Bica,   I   Perhaită   (2010),  On   the   preparation   of   manganese­doped Zinc sulphide nanocrystalline powders using the wet­chemical   synthesis ruote, Chalcogenide letters, Vol 7, No 11,pp 631­640   Damian   C   Onwudiwe,   Tjaart   P.J   Kruger,   Anine   jordaan,   Christien   A.  Strydom(2014),  Laser­assisted synthesis, and structural and thermal properties of   ZnS nanoparticles stabilised in polyvinulpyrrolidone, Applied Surface Science 321,  pp 197­204 Bộ môn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 50 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ 10   Gopa   Ghosh,   Milan   Kanti   Naskar,   Amitava   Patra,   Minati   Chatterjee(2006),  Synthesis and characterization of PVP – encapsulated ZnS nanoparticles, Optical  Materials, 28, pp 1047­1053 11   Kelly   Sooklal,   Brian   S   Cullum,   S   Michale   Angel   and   Catherine   J.  Murphy(1996),  Photophysical   Properties   of   ZnS   Nanoclusters   with   Spatially   Localized Mn2+, Vol 100, pp 4551­4555 12. Miss Narumon Seeponkai(2004), Modification of poly(vinyl alcohol) for use as   an   Electrolyte   Membrane   in   Direct   Mathanol   Fuel   Cell,   School   of   Energy  Environment   and   Material   King   Mongkut's   University   of  Technology   Thonburi,  Bangkok, pp 1­39 13   Murugadoss   G,   Rajamannan   B,   Ramasamy   V   (2010),  Synthesis   and  photoluminescence study of PVA­capped ZnS:Mn nanoparticles,  Vol 5, No 2, pp  339­345 14. Murugadoss. G (2010),  “Synthesis and optical characterization of PVP and   SHMP­encapsulated   Mn2+­doped   ZnS   nanocrystals”,   Journal   of   Luminescence,  130, pp.2207–2214 15   Rema   Devi   B   S,   R   Raveendran   and   A   V   Vaidyan(2007),  Synthesis   and  characterization of Mn2+ doped ZnS nanoparticles, Journal of Physics, Vol 68, No  2, pp 679­687 16   Jayesh   D   Patel,   Tapas   K   Chaudhuri(2009),  Synthesis   of   PbS/poly   (vinuy­ pyrrolidone) nanocomposite, Materials Research Bulletin, 44, pp 1647­1651 17. Stoica­Guzun Anicuta, Loredana Dobre, Marta Stroescu và Iuliana Jipa(2010),  Fourier   Transform   Infrared(FTIR)   spectroscopy   for   characerization   of   antimicrobial films containning chitosan, pp 1234­1240 18.  Soltani. N, A. Dehzangi, a Kharazmi, E. Saion, W. Mahmood Mat Yunus, B.  Yeopmajlis,   M   Reza   Zare,   E   Ghribshahi     N   Khalilzadeh(2014),  Structural,   Bộ môn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 51 Kiều Bá Chiến                                                                                            Luận văn Thạc   sĩ optical and electrical properties of ZnS nanoparticles affecting by organic coating,   Chalcogenide letters, Vol 11, No 2, pp 79­90 19. Ulrike Woggon (2004),  Optical properties of Semiconductor Quantum Dots,  pp.52­53 Bộ môn Quang – Lượng tử                                                                               Năm 2015 52 ... độ của chất đó trong một khoảng giới hạn nồng độ xác định. [1]      2.4.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA và PVP 2.4.2.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA và PVP đã được một số tác giả nghiên cứu.  Theo nghiên cứu của nhóm tác giả... Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ Hình 2.3 : Phổ hấp thụ hồng ngoại của màng PVA [17] Nhóm tác giả Miss Narumon Seeponkai và cộng sự nghiên cứu về phổ hấp thụ hồng ngoại của PVA cho thấy trong phổ hấp thụ hồng ngoại c... Kiều Bá Chiến                                                                                       Luận văn Thạc sĩ Phổ hấp thụ hồng ngoại của ZnS: Mn đã được một số tác giả nghiên cứu.   Nhóm tác giả B S Rema Devi, R Raveendran và A V Vaidyan [15] nghiên cứu về  đặc tính của hạt nano ZnS pha tạp Mn kết quả cho thấy