Tổng hợp và tính chất quang của znal2o4 eu3+bằng phương pháp SOL – GEL (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC TRẦN KHÁNH LINH TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA 3+ ZnAl2O4:Eu BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL – GEL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ Hà Nội , tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC TRẦN KHÁNH LINH TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA 3+ ZnAl2O4:Eu BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL – GEL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ Người hướng dẫn khoa học TS Đỗ Quang Trung Hà Nội , tháng năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi bạn nhóm nghiên cứu khoa học hướng dẫn khoa học TS Đỗ Quang Trung Các kết nghiên cứu khóa luận trung thực, chưa sử dụng báo cáo khoa học khác Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho thực khóa luận cảm ơn thơng tin trích dẫn khóa luận trích dẫn nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên Trần Khánh Linh LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Đỗ Quang Trung tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, giáo khoa Hóa học trường Đại học Sư Phạm Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ em sở vật chất bảo em trình tiến hành thí nghiệm Em xin cảm ơn chân thành tới Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST) – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giúp đỡ em việc đo đạc, khảo sát tính chất sản phẩm Cuối em xin chân thành cảm ơn trao đổi, đóng góp ý kiến bạn nhóm nghiên cứu khoa học giúp đỡ em nhiều q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp động viên, khích lệ bạn bè, người thân đặc biệt gia đình tạo niềm tin giúp em phấn đấu học tập hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên Trần Khánh Linh DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt E Energy Năng lượng λ Wavelength Bước sóng Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Field emission scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ electron microscopy trường LED Light emitting điôt Điốt phát quang Phosphor Photophor Vật liệu huỳnh quang PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang Chữ viết tắt FESEM PLE SEM XRD Photoluminescence excitation spectrum Scanning electron Phổ kích thích huỳnh quang Hiển vi điện tử quét microscope X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Mơ hình chế phát quang vật liệu Hình 2.Cấu trúc tinh thể bột halophosphate 3+ 2+ Hình 3.Phổ phát xạ bột Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb , Mn phổ đáp ứng mắt người với vùng sáng nhìn thấy 11 Hình 4.Sơ đồ phương pháp chế tạo gốm cổ truyền 14 Hình 5.Cấu hình spinel 16 Hình 6.Cấu trúc mạng spinel thuận 18 Hình 1.Quy trình chế tạo vật liệu ZnAl2O4 :Eu3+ phương pháp sol – gel 23 Hình 2.(1) Chùm điện tử tới, (2) mẫu, (3) điện tử tán xạ ngược, (4) điện tử thứ cấp, (5) xạ tia X 25 Hình 3.Sơ đồ nhiễu xạ mạng tinh thể 26 Hình 4.Thiết bị phân tích cấu trúc phương pháp nhiễu xạ tia X 27 Hình 5.Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang 28 Hình 6.Hệ đo phổ huỳnh quang, kích thích huỳnh quang 30 3+ Hình Ảnh SEM bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu ủ 1200⁰C với độ phân giải khác 31 Hình 3.Phổ XRD vật liệu ZnAl2O4 :Eu ủ 1200⁰C với nồng độ khác 34 Hình 4.Phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang bột ZnAl2O4:Eu3+ (5%) ủ nhiệt độ 1200⁰C thời gian 35 3+ Hình 5.Phổ huỳnh quang bột ZnAl2O4 pha tạp ion 7% Eu nhiệt độ khác vịng giờ, bước sóng kích thích 395 nm 37 3+ Hình Phổ huỳnh quang bột ZnAl2O4 pha tạp ion Eu từ 1% - 10% nhiệt độ 1200⁰C vòng giờ, đo nhiệt độ phịng bước sóng kích thích 395 nm 38 DANH MỤC BẢNG 3+ Bảng 2.1: Số liệu tổng hợp bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Eu 22 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu phát quang 1.1.1 Hiện tượng phát quang 1.1.2 Cấu tạo vật liệu bột huỳnh quang 1.1.3 Các loại bột huỳnh quang 1.1.3.1 Bột huỳnh quang truyền thống 1.1.3.2 Bột huỳnh quang ba phổ 12 1.1.3.3 Bột huỳnh quang sở chất 13 1.2 Các phương pháp tổng hợp bột huỳnh quang 13 1.2.1 Phương pháp gốm cổ truyền 13 1.2.2 Phương pháp đồng kết tủa 14 1.2.3 Phương pháp sol – gel 15 1.3 Cấu trúc Spinel 16 CHƯƠNG 2: 21 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Thực nghiệm 21 2.1.1 Hóa chất dụng cụ 21 2.1.1.1 Hóa chất 21 2.1.1.2 Dụng cụ 22 2.1.2 Quy trình chế tạo 23 2.2 Các phương pháp xác định cấu trúc tính chất quang vật liệu 24 2.2.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét 24 2.2.2 Phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X (XRD) 25 2.2.3 Phổ kích thích huỳnh quang 27 2.2.4 Phổ huỳnh quang 28 CHƯƠNG 31 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3+ 3.1 Hình thái bề mặt cấu trúc bột huỳnh quang ZnAl2O4:Eu 31 3.1.1 Hình thái vật liệu 31 3+ 3.1.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu 32 3.2 Tính chất quang bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Eu 35 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến tính chất quang vật liệu 36 3+ 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp Eu đến tính chất quang vật liệu 37 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ánh sáng có vai trị vơ quan trọng đời sống người loài động thực vật trái đất Con người từ xưa ý thức vai trị ánh sáng mà từ thời nguyên thủy người biết sử dụng lửa để thắp sáng Dần dần khoa học kĩ thuật phát triển kéo theo đời bóng đèn sợi đốt, đến bóng đèn huỳnh quang, huỳnh quang compact “Tuy nhiên nhược điểm loại bóng đèn trước tỏa nhiều nhiệt, hiệu suất thấp Như bóng đèn sợi đốt đến 95% chuyển hóa thành nhiệt cịn 5% chiếu sáng” Ngày nay, hiệu suất phát quang cao, tuổi lớn tiết kiệm lượng cải thiện nhiều nhờ đời điốt phát quang ánh sáng trắng (WLED) chuyển hóa từ bột huỳnh quang kích thích chip LED tử ngoại gần ánh sáng xanh lam Các bột huỳnh quang trước sử dụng bột halophophate có phổ phát xạ ánh sáng vùng ánh sáng xanh cam Tuy nhiên bột huỳnh quang thiếu vùng phổ phát xạ ánh sáng đỏ nên ánh sáng trắng phát có hệ số trả màu thấp, bột huỳnh quang cịn có nguồn gốc từ halogen chịu tác động liên tiếp tia tử ngoại (UV) thường có độ bền Vì lí nên nhà khoa học hướng tới tìm loại bột huỳnh quang khắc phục nhược điểm bột huỳnh quang truyền thống Vật liệu quang điện tử yếu tố mà nhà khoa học quan tâm chế tạo loại bột huỳnh quang “Spinel số vật liệu thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học nước chúng có tiềm ứng dụng lớn cơng nghệ chiếu sáng rắn Spinel có cơng thức tổng quát AB2O4, vật liệu có vùng cấm lớn, khoảng cách vùng cấm với vùng hóa trị ứng với phát xạ photo tia tử ngoại Do Spinel dạng tinh thể suốt thích mà dải hay vạch huỳnh quang kích thích hiệu hay khơng “Phổ kích thích huỳnh quang phân bố cường độ huỳnh quang dải vạch phổ xác định theo bước sóng hay tần số quét ánh sáng kích thích” Cường độ huỳnh quang ( số photon/ s) viết sau: I(  ) = Iₒ(  ). (1 – 10  ( )d ) Với I(  ) cường độ xạ tần số 0 xác định, I0( ) cường độ kích thích tần số  , mẫu có hệ số hấp thụ  ( ) , d độ dày mẫu,  hiệu suất lượng tử phát quang 2.2.4 Phổ huỳnh quang Phương pháp nghiên cứu quang huỳnh quang cho phép nghiên cứu chuyển dời điện tử xảy bán dẫn tâm phát quang, bao gồm nguyên tử, ion phân tử Có nhiều kỹ thuật phổ khác nhau: huỳnh quang dừng phân giải phổ cao, huỳnh quang kích thích xung phân giải thời gian, huỳnh quang phụ thuộc nhiệt độ mật độ kích thích “Mẫu nhận tín hiệu kích thích trực tiếp từ nguồn sáng khiến điện tử từ trạng thái lượng thấp lên trạng thái bị kích thích, tín hiệu huỳnh quang phát q trình hồi phục điện tử phân tích qua máy đơn sắc thu nhận qua ống nhân quang điện để biến đổi thành tín hiệu điện đưa xử lý” Nguồn sáng kích thích Buồng đặt mẫu Máy đơn sắc Ống nhân quang điện Hình 5.Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang “Tùy thuộc vào mật độ kích thích, có hai q trình: huỳnh quang tuyến tính phi tuyến, q trình quang huỳnh quang tuyến tính, cường độ huỳnh quang tỉ lệ với cường độ kích thích Các q trình phi tuyến tính cho thấy cường đô huỳnh quang tỉ lệ bậc hai bậc lớn cường độ kích thích Sau nhận lượng kích thích vật liệu phát quang Phổ huỳnh quang vật liệu đưa vào máy đơn sắc Tín hiệu quang sau biến đổi thành tín hiệu nhờ vào ống nhân (CCD) Có thể đo huỳnh quang dừng hay xung, phần xử lý tín hiệu điện phải phù hợp để đạt hiệu quả, đáp ứng yêu cầu nghiên cứu vật lý Khi đo dừng, kỹ thuật tách sóng đồng áp dụng để loại bỏ nhiễu Phổ ghi trình tích phân q trình dừng” Trong vật liệu thực xảy trình phát quang sau bị kích thích, q trình phân biệt với theo phổ riêng phần nằm mức lượng tương ứng khác “Trong trường hợp phổ nằm chồng lên cần đo phổ phân giải thời gian để nghiên cứu riêng thành phần phổ, tương ứng loại tâm phát quang Cường độ phát quang trình khác phụ thuộc vào thời điểm đo sau kích thích Phép đo phân giải thời gian tiến hành để tách thành phần phổ chồng chất (có thời gian sống khác nhau) dải phổ huỳnh quang chung Hiện dao động ký nhớ số hóa sử dụng hiệu phép đo phân giải thời gian, cho phép tiến hành thí nghiệm thuận lợi kết nhanh, tin cậy” Để so sánh cường độ huỳnh quang mẫu với thực đo điều kiện như: lượng mẫu tương đương, khe mở cho ánh sáng qua, thời gian phân tích, bước quét Để khảo sát tách vạch lượng phụ thuộc tính chất quang vào nhiệt độ mẫu chúng tơi đo phổ huỳnh quang vật liệu nhiệt độ phịng Hình 6.Hệ đo phổ huỳnh quang, kích thích huỳnh quang 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hình thái bề mặt cấu trúc bột huỳnh quang ZnAl2O4:Eu 3+ Hình thái kích thước hạt cấu trúc ảnh hưởng lớn đến tính chất hấp thụ phát xạ vật liệu Trong nghiên cứu này, tiến hành chụp ảnh FESEM để khảo sát hình thái bề mặt đo kích thước vật liệu, đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) nhằm khảo sát cấu trúc điều kiện công nghệ ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu 3.1.1 Hình thái vật liệu Vật liệu huỳnh quang sử dụng thiết bị chiếu sáng cần đảm bảo kích thước hạt đồng phù hợp cho hiệu suất hấp thụ phát xạ lớn Do việc khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình thái bề mặt kích thước hạt bột huỳnh quang cần thiết 3+ Hình Ảnh SEM bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu với độ phân giải khác 31 o ủ 1200 C 3+ o Hình 3.1 ảnh SEM bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu 1200 C với độ phân giải khác từ 10000 đến 60000 lần Ảnh SEM ghi nhận cho thấy hạt có kích thước tương đối đồng đều, phân bố từ vài trăm nanomet đến vài micromet  Ở độ phân giải 10000 lần, đám bột huỳnh quang có kích thước từ đến vài micromet  Ở độ phân giải cao 20000 lần cho thấy có nhiều hạt bột huỳnh quang kết dính với  Ở độ phân giải cao 50000 lần cho thấy hạt bột huỳnh quang có biên hạt rõ ràng, biên hạt trở nên góc cạnh  Ở độ phân giải cao 60000 lần hạt bột có xu hướng kết o dính lại với nhiệt độ 1200 C gần với nhiệt độ nóng chảy vật liệu nên phần hạt bị nóng chảy dính lại với 3.1.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu 3+ Mỗi mạng khác có ảnh hưởng trường tinh thể lên tâm phát xạ khác cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất quang vật liệu Hơn nữa, tương thích bán kính ion nguyên tố thành phần mạng nguyên tố pha tạp định khả thay ion pha tạp vào mạng Trong khóa luận này, tiến hành khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ tỷ lệ pha tạp đến cấu trúc tinh thể vật liệu tổng hợp với mục đích tìm điều kiện tối ưu cho phát xạ bột huỳnh quang Để nghiên cứu cấu trúc mạng pha tạp Eu với nồng độ khác o ( từ 1% đến 10%) ủ 1200 C ủ nhiệt độ khác sử dụng phép đo giản đồ nhiễu xạ tia X vi cỏc mu bt 32 o Cãờng độ (d.v.t.y) 1200 C o 1000 C o 800 C o 600 C 20 30 40 50 60 Góc 2(®é) 70 PDF#05-0669-ZnAl2O4 Hình 2.Giản đồ nhiễu xạ tia X bột huỳnh quang ZnAl2O4 : Eu 3+ ủ o nhiệt độ khác từ 600 – 1200 C Hình 3.2 phổ XRD bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu ủ nhiệt o o o o độ 600 C, 800 C, 1000 C 1200 C thời gian Trên phổ XRD cho o o thấy nhiệt độ thấp 600 C 800 C xuất đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho mạng ZnAl2O4 với cấu trúc tinh thể spinel (theo thẻ chuẩn PDF số: 05-0669), đỉnh nhiễu xạ góc nhiễu xạ 31,2 36,8 độ tương ứng với mặt nhiễu xạ (220) (311) Tuy nhiên cường độ đỉnh nhiễu xạ yếu độ rộng đỉnh nhiễu xạ lớn, chứng tỏ kích thước tinh thể tương đối nhỏ o Khi ủ nhiệt độ cao 1000 – 1200 C cường độ đỉnh nhiễu xạ tăng lên, độ rộng đỉnh giảm xuống ủ nhiệt độ cao kích thước tinh thể tăng lên rõ rệt Ngồi đỉnh nhiễu xạ chúng tơi không quan sát đỉnh nhiễu xạ liên quan đến hình thành pha tạp chất Eu hay pha riêng lẻ ZnO, Al2O3 Như với phương pháp sol – 33 gel chế tạo mẫu bột huỳnh quang ZnAl2O4 với cấu trúc đơn pha tinh thể Khảo sát phụ thuộc nồng độ pha tạp đến cấu trúc tinh thể vật liệu thực với nồng độ pha tạp từ – 10% Hình 3.3 giản đồ o 3+ nhiễu xạ tia X vật liệu 1200 C với tỷ lệ pha tạp Eu khác o Hình 3.Phổ XRD vật liệu ZnAl2O4 :Eu ủ 1200 C với nồng độ khác o Phổ XRD hình 3.3 cho thấy nhiệt độ 1200 C 2h, mẫu không pha tạp pha tạp với nồng độ từ 1% đến 10% đỉnh nhiễu xạ thuộc pha spinel ZnAl2O4 không quan sát thấy đỉnh nhiễu xạ khác vị trí đỉnh nhiễu xạ khơng thay đổi nhiều Qua chứng tỏ nồng độ pha tạp đưa vào khoảng từ 1% đến 10% không làm ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc mạng vật liệu 3.2 Tính chất quang bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Eu 3+ Các bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu khảo sát tính chất quang qua phép đo phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang nhiệt độ phòng Kết cho thấy, phát xạ bột huỳnh quang phát 3+ xạ ion Eu mạng bột huỳnh quang ZnAl2O4 Để tìm điều kiện tối ưu cường độ huỳnh quang Eu 3+ mạng nền, tiến hành đo phổ huỳnh quang vật liệu theo nhiệt độ ủ nồng độ pha tạp khác ảnh hưởng đến cường độ phát quang vật liệu Ngồi phổ kích thích huỳnh quang khảo sát để tìm hiểu nguồn gốc hấp thụ kích thích vật liệu chế tạo F Ex: 254 nm Ex: 395 nm Ex:465 nm D0 D0 F4 D0 7F1 465 57 DF PLE: 699nm Cãờng độ (đvty.) PLE: 618nm 395 PL 350 400 450 550 600 650 700 750 800 B•íc sãng (nm) Hình 4.Phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang bột ZnAl2O4:Eu 3+ o (5%) ủ nhiệt độ 1200 C thời gian Hình 3.4 phổ huỳnh quang (PL) phổ kích thích huỳnh quang (PLE) bột ZnAl2O4:Eu 3+ o (5%) ủ nhiệt độ 1200 C thời gian Trên phổ PL đo bước sóng kích thích khác 254, 395, 465 nm cho thấy dải phát xạ rộng vùng đỏ đến đỏ xa từ 570 đến 775 nm, có vùng phát xạ vùng đỏ vùng đỏ xa Trong vùng đỏ có hai đỉnh phát xạ bước sóng 590 nm 618 nm, hai đỉnh phát xạ có nguồn gốc từ chuyển mức lượng từ trạng thái D0  F1 D0  3+ F2 ion Eu mạng ZnAl2O4 Vùng phát xạ đỏ xa có đỉnh bước sóng 658 699 nm tương ứng với chuyển mức lượng từ trạng 7 3+ thái D0  F3 D0  F4 ion Eu mạng ZnAl2O4 Đo phổ kích thích huỳnh quang hai đỉnh phát xạ hai vùng bước sóng 3+ 618 nm 699 nm cho thấy phổ kích thích đặc thù ion Eu hầu hết mạng với đỉnh hấp thụ kích thích đặc trưng bước 7 sóng 395 nm ( F0  L6) 465 nm ( F0  D2) Phổ PLE đo bước sóng 699 nm có hình dạng gần tương tự phổ PLE đo 618 nm, nhiên cường độ hấp thụ kích thích đỉnh đặc trưng yếu Trên phổ phát xạ đo bươc sóng khác cho thấy mẫu bột 3+ ZnAl2O4:Eu (5%) nhận kích thích tốt bước sóng 395 nm tức nhận kích thích trực tiếp từ tâm tạp Eu 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến tính chất quang vật liệu Kết đo phổ huỳnh quang vật liệu ZnAl2O4: Eu o 3+ 7% ủ nhiệt o độ 600 C đến 1200 C kích thích bước sóng 395 nm thể hình 3.5 Kết phổ huỳnh quang bột ZnAl2O4 pha tạp Eu o o o 3+ 7% ủ nhiệt o độ 600 C, 800 C, 1000 C 1200 C khoảng thời gian kích thích bước sóng 395nm xuất dải phổ dài từ 550 nm đến 730 nm Ở o o nhiệt độ ủ 600 C – 1200 C vị trí đỉnh phát xạ không thay đổi Khi nhiệt o độ tăng, cường độ đỉnh phát xạ tăng đạt cực đại nhiệt độ ủ 1200 C Do giới hạn thiết bị nung ủ mẫu nên nghiên cứu o thực nhiệt độ nung ủ cao 1200 C ZnAl2 O4 :Eu o Cãờng độ (đvty.) 1200 C o 1000 C o 800 C o 600 C 450 500 550 600 650 700 750 800 850 B•íc sãng (nm) Hình 5.Phổ huỳnh quang bột ZnAl2O4 pha tạp ion 7% Eu 3+ nhiệt độ khác vịng giờ, bước sóng kích thích 395 nm 3+ 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp Eu đến tính chất quang vật liệu Trong phép đo ảnh hưởng nồng độ tạp đến tính chất quang vật liệu, giữ nguyên điều kiện đo lượng mẫu đưa vào, độ rộng khe, bước sóng kích thích để so sánh cường độ phát xạ mẫu Hình 3.6 phổ huỳnh quang đo bước sóng kích thích 395 nm bột huỳnh quang ZnAl2O4:Eu với nồng độ tạp từ – 12% Với nồng độ tạp thay đổi từ – 12% phổ huỳnh quang cho thấy vị trí đỉnh phát xạ không thay đổi Tuy nhiên, cường độ đỉnh phát xạ phụ thuộc nhiều vào nồng độ tạp Eu có mẫu Với nồng độ pha tạp từ – % cường độ đỉnh phát xạ tăng, nhiên mức độ tăng cường độ không lớn Với nồng độ tạp 7%, phổ PL hình 3.6 cho thấy cường độ đỉnh phát xạ tăng đột biến đạt giá trị cực đại, phổ phát xạ có có tách vạch phỏt x rừ rng hn ZnAl2 O4:Eu Cãờng độ (đvty.) 1% 3% 5% 7% 10% 12% 550 600 650 700 750 800 B•íc sãng (nm) 3+ Hình Phổ huỳnh quang bột ZnAl2O4 pha tạp ion Eu từ 1% - 10% o nhiệt độ 1200 C vòng giờ, đo nhiệt độ phòng bước sóng kích thích 395 nm Tiếp tục tăng nồng độ tạp Eu lên 10 12 %, cường độ đỉnh phát xạ khơng khơng tăng mà cịn giảm tương đối mạnh Sự giảm cường độ đỉnh phát xạ cho thấy nồng độ pha tạp cao, ion Eu pha tạp có xu hướng kết đám lại với tạo hiệu hứng dập tắt huỳnh quang nồng độ Như nghiên cứu cho thấy, bột huỳnh quang ZnAl2O4:Eu o có điều kiện công nghệ chế tạo tối ưu nhiệt độ ủ 1200 C nồng độ pha tạp tối ưu 7% cho hiệu suất phát quang vùng đỏ lớn Kết thí nghiệm cho thấy bột huỳnh quang ZnAl2O4:Eu có tiềm ứng dụng chế tạo đèn huỳnh quang đèn LED phát xạ ánh sáng đỏ - đỏ xa sử dụng chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao sử dụng làm bột huỳnh quang nâng cao chất lượng đèn huỳnh quang đèn LED phát xạ ánh sáng trắng KẾT LUẬN Bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu tổng hợp thành công phương pháp sol – gel với quy trình tổng hợp vật liệu ổn định thu kết sau:  Các bột huỳnh quang ZnAl2O4: Eu nhận xử lý nhiệt độ khác đơn pha, chất lượng tinh thể tốt ủ nhiệt độ o 1200 C thời gian hạt tạo thành có kích thước đồng cỡ vài trăm nanomet 3+  Kết khảo sát phổ huỳnh quang cho thấy: vật liệu ZnAl2O4: Eu cho O hiệu xuất phát xạ tốt nhiệt độ ủ 1200 C với nồng độ tối ưu 7% Từ kết nghiên cứu cho thấy bột huỳnh quang ZnAl2O4: 3+ Eu phát xạ ánh sáng đỏ - đỏ xa có tiềm ứng dụng to lớn chế tạo đèn huỳnh quang đèn LED sử dụng chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao dùng để bổ sung nâng cao chất lượng đèn huỳnh quang, LED phát xạ ánh sáng trắng để nâng cao số hoàn trả màu CRI TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, Nhà Xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội [2] Nguyễn Thành Trung (2009), Nghiên cứu tính chất quang ion Cr 3+ số vật liệu có cấu trúc spinel, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội [3] Nguyễn Thị Thu Hiền (2014), Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu 3+ nano phát quang YBO3: Eu , Luận văn Thạc sĩ khoa học Hóa học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội [4] Trịnh Thị Loan (2011), Tổng hợp nghiên cứu tính chất quang 3+ 2+ ion Cr Co spinel ZnAl2O4 oxit thành phần, Luận án tiến sĩ, Vật lý chất rắn, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Tiếng anh: [5] Chen X, Dai P, Zhang X, Li C, Lu S, Wang X, Jia Y and Liu Y (2014), A 3+ 3+ 2+ Highly Effcient White Light (Sr, Ca, Ba)(PO4)3Cl: Eu , Tb , Mn , Phosphor via dual energy transfert for white light _ emitting diode, Inorganic Chemistry 53 [6] Fleet M.E, Liu X, Pan Y (2000), Rare – earth elements in chlorapatite Ca10(PO4)6Cl2: Uptake Siteprefrence, and degradation of monoclinic structure, American Mineralogist 85 [7] F.M Stringhini, E.L Foletto, D Sallet D.A Bertual, O.C.Filho, C.A.O Nascimento,Ynthesis of porous zinc aluminate spinel (ZnAl 2O4) by metal – chitosan complexation mothod, Journal of Alloys and Compounds 588 (2014) [8] Guo C, Luan L, Ding X, Zhang F, Shi F.G, Gao F and Liang (2009), 2+ 2+ Luminescent properties of Sr5(PO4)3Cl:Eu , Mn as a potential phosphor for UV-LED-based white LEDs, Applied Physics B, 95, pp 779–785 [9] Goldner P, Bagneux L.D, Ofelt G.S, Hubert S, Delamoye P, Kornienko A.A, and Dunina E.B (1996), Comparision between standard and madified judd ofelr theories in A Pr 3+ doped fluoride glass, Acta Physica Polonica A, 90, pp.191 - 196 [10] H.Zhao, Y Dong, P.Jiang, G Wang, J Zhang, C Zhang, ZnAl 2O4 as a novel high – surface – area ozonation catalyst: One – step green synthesis, catalyst performance and mechan ism and mechanism, Chemiscal Engineering Journal 260 (2015) [11] L Cornu, M.Duttine, M Gaudon and V Jubera, Luminescense switch of Mn – Doped ZnAl2O4 powder with temperature, J.Mater.Chem.C, 2014 [12] M G Brik, J Papan, D.J.Jovanovie M.D Dramicanin, Luminescence of Cr 3+ ions in ZnAl2O4 and MgAl2O4 spinels: correlation bettween experimential spectroscopic studies and cystal field calculations, Journal of Luminescence 177 (2016) [13] S.F.Wang Sung, L.M.Fang, L.Lei, X Xiang & X.T.Zu, A comparative study of ZnAl2O4 nanopartcle synthesized from different aluminum salts for use as fluorescence materials, Scientific Reports 5, Article number: 12849 (2015) [14] Ronda C (2008), Luminescence From Theory to Applications, WILEYVCH Verlag GmbH & Co Kga A, Weinheim, Germany ... kim loại đất phương pháp khác tạo bột huỳnh quang có tính chất ứng dụng khác Trong khn khổ khóa luận chọn đề tài ? ?Tổng hợp tính chất quang ZnAl2O4: Eu 3+ phương pháp sol – gel? ?? Tính chất cấu trúc... 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong khóa luận tổng hợp vật liệu huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Eu 3+ phương pháp sol – gel khảo sát tính chất vật liệu phương pháp: Phương pháp nhiễu xạ... cứu – Chế tạo bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Eu 3+ phương pháp sol – gel – Khảo sát điều kiện tối ưu vật liệu chế tạo đo đạc cấu trúc tính chất quang vật liệu Phương pháp nghiên cứu – Phương pháp