Nghiên cứu tổng hợp và tính chất quang của bột huỳnh quang znal2o4 cr3+ ứng dụng trong chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC PHẠM THÙY TRANG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnAl2O4:Cr3+ ỨNG DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG NƠNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO KHĨA LN TĨT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Vơ Hà Nội, tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC PHẠM THÙY TRANG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnAl2O4:Cr3+ ỨNG DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG NÔNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO KHĨA LUẬN TƠT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Vơ Người hướng dẫn TS ĐỖ QUANG TRUNG Hà Nội, tháng năm 2019 DANH MỤC LỜI CÁC CẢM TỪƠN VIẾT TẮT Để hồn khóa luận tốt nghiệp, nỗ lực cố gắng thân, em đâ nhận nhiều động viên giúp đỡ cá nhân tập thể Lời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo, giáo khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội giảng dạy truyền đạt kiến thức cho em suốt năm qua Em xin chân thành cảm ơn thầy tổ mơn Hóa vơ - đại cương, TS Nguyễn Văn Quang, ThS Nguyễn Thị Huyền nhiệt tình giúp đỡ sở vật chất bảo em q trình thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô viện AIST tạo điều kiện, tiếp sức cho em q trình đo mẫu để hồn thành khóa luận Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đỗ Quang Trung quan tâm giúp đỡ bảo hướng dẫn tận tình để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bạn sinh viên nhóm nghiên cứu khoa học dành cho em thời gian quý báu sẵn sàng trao đổi, đóng góp ý kiến thẳng thắn để em hồn thành khóa luận Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô, bạn bè gia đình động viên, tạo niềm tin giúp em phấn đấu học tập hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Chữ viết tắt Tiếng Anh Sinh viên Tiếng Việt EDS Energy dispersive spectroscopy Phổ tán sắc lượng KLCT Transition metal Kim loại chuyển tiếp PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation spectrum Phổ kích thích huỳnh quang SEM Scanning electron microscope Hiển vi điện tử quét XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X LED Light emitting điôt Điốt phát quang CRI Color rendering index Độ trả màu FESEM Field Emission Scanning Electron Hiển vi điện tử quét phát xạ Microscopy trường Advanced institute for Science and Viện Tiên tiến khoa học technology Công nghệ AIST MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3 Nội dung nghiên cứu đề tài: Bố cục đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .5 1.1 Tổng quan vật liệu huỳnh quang 1.1.1 Hiện tuợng phát quang 1.1.2 Cơ chế phát quang vật liệu 1.1.3 Cơ chế phát quang vật liệu huỳnh quang 1.1.4 Các loại bột huỳnh quang 1.1.5 Cấu trúc Spinel tính chất quang ion kim loại chuyển tiếp 13 1.1.6 Tính chất ion Cr3+ mạng ZnA12Ơ4 [2] 18 1.2 Cơng trình cơng bố liên quan đến vật liệu .21 1.2.1 Effects of Cr3+ mol% on the structure and optical properties of the ZnA12Ơ4:Cr3+ nanocrystals synthesized using sol-gel process - s.v Motloung, F.B Dejene, H.c Swart, O.M Ntwaeaborwa (2015) 21 1.2.2 Luminescence of Cr3+ ions in ZnA12Ơ4 and MgAỈ2Ơ4 spinels: correlation between experimental spectroscopic studies and crystal field calculations - M.G Brik, J Papan, D.J Jovanovic, M.D Dramicanin (2016) 22 1.2.3 Annealing Effect on the Structural, Optical and Thermoluminescent Properties of ZnA12Ơ4:Cr3+ - Geeta Rani (2017) 22 1.3 Các phuơng pháp tổng hợp bột huỳnh quang .23 1.3.1 Phuơng pháp gốm cổ truyền (phản ứng pha rắn) CHƯƠNG 2: THựC NGHIỆM 29 2.1 Mục đích phương pháp nghiên cứu 29 2.1.1 Mục đích 29 2.1.2 29 Phương pháp nghiên cứu 2.2 Thực nghiệm chế tạo vật liệu ZnA12Ơ4:Cr 3+ 29 2.2.1 Hóa chất dụng cụ .29 2.2.2 2.3 Khảo sát cấu Quy trình chế tạo 31 trúc tính chất vật liệu .32 2.3.1 32 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 2.3.2 37 Phương pháp xác định thành phần hóa học 2.3.3 37 Phương pháp nghiên cứu tính chất quang CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Hình thái bề mặt kích thước hạt 40 3.2 Thành phần nguyên tố vật liệu 41 3.3 Cấu trúc tinh thể thành phần pha bột huỳnh quang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giản đồ Jablonski mô tả hấp thụ ánh sáng phát quang .6 Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể bột halophosphate 10 Hình 1.3 Phổ phát xạ bột Ca5(PO4)3(F, Cl): Sb3+, Mn2+ phổ đáp ứng mắt người với vùng ánh sáng nhìn thấy 11 Hình 1.4 (a) Cấu hình bát diện, (b) Cấu hình tứ diện .13 Hình 1.5 Cấu trúc mạng spinel thuận .14 Hình 1.6 Ảnh khoáng chất gahnite tự nhiên .15 Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể ZnA12Ũ4 16 Hình 1.8 Cơ chế phát quang bột ZnA12Ũ4 chế tạo muối (Sl) A12(SO4)3-18H2O, (S2) AICI36H2O, (S3) A1(NO3)3-9H2O 17 Hình 1.9 Phổ kích thích huỳnh quang (a) phổ huỳnh quang tinh thể ZnAl2O4: Cr3+ tổng hợp 200°C (b) [9] 18 Hình 1.10 Phổ huỳnh quang ba mẫu ZnA12O4:Cr3+ với nồng độ Cr3+ khác 77 K (a) C