Tổng hợp và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu Ba9Al(PO4)7 cr3+ bằng phương pháp SOL GEL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HĨA HỌC ===&□££! G8=== VƯƠNG THỊ KHÁNH HỊA TƠNG HỢP VÀ NGHIÊN cứu TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU BasAlCPO^Cr3* BÀNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ HÀ NỘI - 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ===9OE3GS=== VƯƠNG THỊ KHÁNH HÒA TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN cứu TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU Ba,Al(PO4)7:Cr3+ BÀNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học vơ Người hướng dẫn khoa học GS.TS Phạm Thành Huy HÀ NỘI - 2019 LỜI CẢM ƠN Đe hồn thành tốt khóa luận này, trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết on sâu sắc tới GS.TS Phạm Thành Huy - người tận tình hướng dẫn, định hướng, bảo, giúp đờ tạo điều kiện cho em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Hóa học - trường Đại học Sư phạm Hà Nội nhiệt tình giúp đờ, tạo điều kiện sở vật chất bảo em trình tiến hành nghiên cứu Cuối em xin chân thành cảm ơn trao đổi, đóng góp ý kiến thẳng thắn bạn sinh viên lớp K41A- Sư phạm Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội giúp đỡ em nhiều q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp động viên, khích lệ bạn bè, người thân đặc biệt bố mẹ tạo niềm tin giúp em phấn đấu học tập hồn thành khóa luận Trong q trình thực khóa luận tốt nghiệp dù cố gắng em không tránh khỏi sai sót Vì vậy, em mong nhận bảo, góp ý thầy bạn sinh viên quan tâm Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Vương Thị Khánh Hòa MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Đối tượng phưong pháp nghiên cứu Nội dung đề tài, vấn đề cần giải Bố cục khóa luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tồng quan vật liệu phát quang 1.1.1 Cơ chế phát quang vật liệu 1.1.2 .Cấu tạo vật liệu huỳnh quang 1.1.3 Các đặc trưng vật liệu huỳnh quang 1.1.4 Những ưu điểm đèn LED so với đèn truyền thống 1.2 Đặc điểm cẩu trúc vật liệu BaỹAl(PO4)7:Cr3+ 10 1.2.1 Bột huỳnh quang sở chất Ba9Al(PƠ4)7 10 1.2.2 Các mức lượng ion Cr3+ trường tinh thể bát diện 12 1.3 Vai trò ánh sáng phát triển, sinh trưởng 14 1.4 ửng dụng đèn huỳnh quang sản xuẩt nông nghiệp công nghệ cao .Y1 1.4.1 .Tình hình nghiên cứu giới 17 1.4.2 Tì nh hình nghiên cứu nước 18 1.5 Một sể phương pháp tổng hợp vật liệu huỳnh quang 20 1.5.1 .Phương pháp thủy nhiệt .20 1.5.2 Phương pháp Sol-Gel 22 1.5.3 Phương pháp đồng kết tủa .24 Kí hiệu 2.2.2 .Quy thực nghiệm chế tạo mẫu DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÃtrình CHỮ VIẾT TẮT 29 2.3 Phương pháp nghiên cứu tính chẩt vật liệu .31 2.3.1 Phương pháp khảo sát tính chất quang 31 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 34 2.3.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Kết khảo sát hình thái bề mặt kích thước hạt vật liệu Bữ9Al(PO4)7:Cr3+ 39 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ lên pha cẩu trúc vật liệu Ba9AỈ(PO4)7:Cr3+ 40 3.3 Nghiên cứu phổ huỳnh quang vật liệu BaạAỈ(PO4)7:Cr3+ 42 3.3.1 Phổ huỳnh quang phổ kích thích huỳnh quang vật liệu Ba9Al(PO4)7:Cr3+ 42 3.3.2 .Ản h hưởng nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang vật liệu 45 Tiếng Anh Tiếng Việt AE Transition energy Năng lượng chuyển tiếp E Energy Năng lượng Wavelength, Excitation and Bước sóng, bước sóng kích emission Wavelength thích phát xạ Beta Độ rộng bán phổ Theta Góc nhiễu xạ tia X ^exj ^em Chữ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt ATP Adenosine triphosphate Phân tử mang lượng CRI Color rendering index Hệ số trả màu FESEM Field emission scanning electron Hiển vi điện tử quét phát xạ microscopy trường IR Infra-red Hồng ngoại KLCT Transition Metal Kim loại chuyển tiếp LED Light emitting diode Điốt phát quang NADPH Nicotinamide adenine coenzyme dinucleotide phosphate Phosphor Phosphor Vật liệu huỳnh quang PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation Phổ kích thích huỳnh quang SEM Scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét uv Ultraviolet Tử ngoại XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X W-LEDs White Light Emitting Diode Điốt phát quang ánh sáng trắng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các mức lượng ion có cấu hình điện tử d3 tách mức ion tự trường tinh thể bát diện 13 Bảng 2.1 Số liệu thực nghiệm tổng hợp bột huỳnh quang Ba9Al(PO4)7 tỷ lệ pha tạp khác 30 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình chế phát quang vật liệu Hình 1.2 Giản đồ Jablonski mơ tả sụ hấp thụ ánh sáng sụ phát quang Hình 1.3 Phổ huỳnh quang vật liệu Ba9Al(PO4)7: Cr3+ vùng ánh sáng đỏ buớc sóng 686 nm 12 Hình 1.4 Giản đồ Tanabe-Sugano mức luợng 13 điện tử 3d3 truờng tinh thể bát diện 13 Hình 1.5 Độ hấp thụ nhóm sắc tố quang hợp tuơng ứng với buớc sóng khác 16 Hình 1.6 Trang trại rau diếp Tagajo sủ dụng công nghệ đèn LED 17 Hình 1.7 Rau trồng nhà chiếu sáng đèn LED 19 Hình 1.8 Sủ dụng bóng đèn LED cho vuờn long 19 Hình 1.9 Thiết bị dùng công nghệ thủy nhiệt .20 Hình 1.10 Điều kiện, áp suất cho phuơng pháp tổng hợp vật liệu 21 Hình 1.11 Mức độ phân tán đồng vật liệu đuợc tổng hợp phuơng pháp thủy nhiệt phuơng pháp khác 22 Hình 1.12 Kỹ thuật Sol - Gel sản phẩm 23 Hình 1.13 Phuơng pháp gốm truyền thống để sản xuất vật liệu gốm .25 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp bột huỳnh quang Ba9Al(PO4)7 pha tạp Cr3+ 31 Hình 2.2 Hệ huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon) nguồn kích thích đèn Xenon cơng suất 450 w có buớc sóng từ 2504-800 nm, Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST) - Truờng Đại học Bách khoa Hà Nội 32 Hình 2.3 Sơ đồ chuyển dời mức luợng điện tử 33 Hình 2.4 Hiện tuợng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn 34 Hình 2.5 Các tín hiệu sóng điện từ phát xạ từ mẫu tán xạ 37 Hình 2.6 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 38 Hình 2.7 Thiết bị kính hiển vi điện tử quét FESEM-JOEL/JSM-7600F tích hợp đo FESEM EDS viện Tiên tiến Khoa học công nghệ (AIST) - Truờng Đại học Bách khoa Hà Nội .38 Khi nguyên tử, phân tử hấp thụ lượng kích thích chúng chuyển từ mức lượng ban đầu lên trạng thái có mức lượng cao Neu nguyên tử, phân tử hấp thụ ánh sáng nằm vùng khả kiến vùng tử ngoại hấp thụ lượng ứng với mức điện tử tưong ứng, có chuyển dời điện tử phân tử từ quỹ đạo sang quỹ đạo khác Từ trạng thái kích thích, điện tử ngun tử, phân tử trỏ' trạng thái đường khác hồi phục không xạ hồi phục xạ [2] Neu điện tử hồi phục từ trạng thái kích thích đơn S1 trở trạng thái ta có huỳnh quang chất phát quang Các q trình chuyển dời khơng xạ bao gồm tích trạng thái bội: singlet-singlet, triplet-triplet, gọi chuyển dời nội (intemal conversion) chuyển dời không xạ trạng thái bội ba trạng thái đơn: singlet-triplet, gọi dịch chuyển tương tác chéo hệ (intersystem Crossing) Sự dịch chuyển nội từ S2 (hoặc từ trạng thái đơn kích thích cao hơn) S1 xảy nhanh cỡ 10'ns Trạng thái bội ba T1 trạng thái siêu bền (thời gian sống cỡ 10'7 s đến 10'6 s), nằm thấp so với mức điện tử kích thích Hồi phục xạ từ trạng thái bội ba T1 phát xạ ánh sáng gọi lân quang 1.1.2 Cấu tạo vật liệu huỳnh quang Vật liệu huỳnh quang vật liệu dạng bột, bị kích thích có khả phát ánh sáng vùng quang phổ mà mắt người cảm nhận Các vật liệu huỳnh quang cấu tạo từ chất tâm kích hoạt, thơng thường tâm kích hoạt ion đất ion KLCT Cơ chế phát quang vật liệu phụ thuộc cấu hình điện tử ion pha tạp - Chất (mạng chủ) chất có vùng cấm rộng, cấu tạo từ ion có cấu hình điện tử lấp đầy nên thường khơng hấp thụ ánh sáng nhìn thấy - Chất pha tạp (tâm kích hoạt) nguyên tử hay ion có cấu hình điện tử với số lớp chưa lấp đầy hồn tồn (ví dụ ion KLCT có lớp d chưa lấp đầy, ion đất có lớp f chưa lấp đầy), (trong sơ đồ tách mức lượng) mức lượng cách khe có khoảng cách không lớn tương ứng với lượng ánh sáng nhìn thấy, hay nhạy quang học Khi vật liệu kích thích xạ điện từ, photon bị vật liệu hấp thụ Sự hấp thụ xảy theo hướng sau: * Hướng thứ nhất’ Neu tâm kích hoạt hấp thụ photon chuyển từ trạng thái lên trạng thái kích thích Q trình phục hồi từ trạng thái kích thích trạng thái xạ ánh sáng * Hướng thứ hai' Neu chất hấp thụ photon xảy trường hợp: - Trường hợp 1: Điện tử vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn làm sinh lỗ trống vùng hóa trị Q trình tái hợp điện tử lỗ trống vùng hóa trị vùng dẫn thường không xảy ra, mà điện tử lỗ trống bị bẫy bẫy Q trình tái hợp lúc khơng xạ ánh sáng - Trường hợp 2: Điện tử khơng nhảy hẳn từ vùng hóa trị lên vùng dẫn mà nhảy lên mức lượng gần đáy vùng dẫn Lúc điện tử lỗ trống không hồn tồn độc lập với mà chúng có mối liên kết thông qua tương tác tĩnh điện Coulomb Trạng thái gọi exciton, có lượng liên kết nhỏ lượng vùng cấm E g Sự tái hợp exciton xạ ánh sáng [2] 1.1.3 Các đặc trưng vật liệu huỳnh quang Hiệu suất huỳnh quang Hiệu suất huỳnh quang tổng hiệu suất hấp thụ hiệu suất lượng tử Trong đó: Hiệu suất lượng tử tính cơng suất phát xạ chia cho công suất hấp thụ Vật liệu huỳnh quang sản xuất cần tính tốn cho hiệu suất huỳnh quang cao Hiện nay, hiệu suất huỳnh quang bóng đèn huỳnh quang đạt từ 8-16 % Độ ốn định màu Một số loại vật liệu huỳnh quang có tính chất quang biến đổi theo nhiệt độ Đối với bóng đèn huỳnh quang thủy ngân áp suất thấp, nhiệt độ hoạt động đèn khoảng 40 °c , bóng đèn thủy ngân áp suất cao nhiệt độ bên lên tới 350 °c địi hỏi việc lựa chọn loại huỳnh quang phù hợp Hấp thụ xạ kích thích Vật liệu huỳnh quang thuờng hấp thụ mạnh vùng định mà dải Trong bóng đèn thủy nhân áp suất thấp xạ kích thích đèn mạnh buớc sóng 254 nm, vật liệu huỳnh quang cho đèn cần có phổ hấp thụ mạnh dải Cịn bóng đèn thủy ngân áp suất cao tồn hai vùng xạ 220-290 nm 330-390 nm, loại vật liệu huỳnh quang hấp thụ buớc sóng 380 nm cần đuợc quan tâm Độ bền Sụ suy giảm phẩm chất vật liệu xuất phát từ tác nhân nhu: điện truờng, tác động hóa, nhiệt học xảy bên Đối với bóng đèn huỳnh quang thủy ngân áp suất thấp, yêu cầu vật liệu huỳnh quang cần có tính trơ với thủy ngân, bên cạnh địi hỏi vật liệu khơng bị phân hủy xạ luợng cao không tuơng tác với ion tạp chất vật liệu làm ống Độ đồng hình dạng kích thước hạt Trong vật liệu huỳnh quang, sau xảy sụ phát quang tia xạ bị tán xạ, khúc xạ tuơng tác với hạt vật liệu Quá trình phát quang làm phần luợng xạ sụ tán xạ hấp thụ hạt vật liệu Do vậy, sụ phân bố hình dạng nhu kích thuớc hạt có vai trị quan trọng hiệu suất phát quang Kích thuớc tốt sủ dụng cho đèn khoảng 6:7 pm, dùng cho LED từ 9:15 |im 1.1.4 Những ưu điểm đèn LED so với đèn truyền thống - Chỉ phí lượng thẩp\ Đèn LED trồng sử dụng lượng điện nhiều so với bóng đèn truyền thống Đèn LED tiêu thụ lượng từ 60- 80%, giúp giảm chi phí sử dụng điện - Độ bền cao: Đèn LED có tuổi thọ cao hon so với loại đèn khác gấp lần Chúng vượt 50.000 so với sản phẩm chiếu sáng khác Chất lượng lưmen đèn LED tưong đối ổn định suốt trình sử dụng nó, chúng cung cấp chất lượng ánh sáng tưong đối ổn định cho phát triển - Tăng hiệu suất quang hợp trồng: Để quang hợp, trồng cần nhiều ánh sáng đỏ xanh dương ánh sáng xanh phổ ánh sáng RGB (Red - Green - Blue) Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy chất diệp thu hấp thu hiệu từ 400 đến 500 nm 600 đến 700 nm Công nghệ đèn LED đời không cung cấp bước sóng cần thiết cho sinh trưởng phát triển sinh trưởng trống mà giúp giảm chi phí điện năng, tối ưu hóa lợi nhuận cho khoản đầu tư - Giữ ổn định hương vị sản phẩm, tăng hàm lượng dinh dưỡng: Ngoài ra, màu đèn LED không giúp cho sinh trưởng mà ứng dụng để cải thiện hương vị chất lượng sản phẩm, tăng hàm lượng dinh dưỡng có sản phẩm Trung tâm công nghệ Stockbridge (STC) Anh thử nghiệm sử dụng phổ ánh sáng khác cà chua trồng nhà kính phát thấy, tối ưu kỹ thuật sử dụng phổ ánh sáng đèn LED cho trồng, hương vị sản phẩm đồng tất thời điểm năm, không quan trọng thu hoạch vào mùa hè hay mùa đông 1.2 Đặc điểm cấu trúc vật liệu Ba9Al(PO4)7:Cr3+ 1.2.1 Bột huỳnh quang sở chất Ba9Al(PO4)7 Trong nghiên cứu vật liệu huỳnh quang phát xạ ba màu bản, kết nghiên cứu bột huỳnh quang phát xạ xanh da trời xanh lục có nhiều cơng bố thành tựu, số cơng trình công bố vật liệu huỳnh quang phát xạ màu đỏ nhiều hạn chế Nguyên nhân bột huỳnh quang truyền thống thường chế tạo có gốc sullìdc ZnS nên dễ bị phân hủy môi trường chân không tác dụng chùm tia điện tử dẫn đến vật liệu không bền Do việc nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang cho phát xạ đỏ quan tâm 10 nghiên cứu cho ứng dụng đèn huỳnh quang điốt phát xạ ánh sáng trắng Vật liệu huỳnh quang Ba9Al(PO4)7 có dạng tổng quát A9B(PO4)7 nhiều nhóm nghiên cứu quan tâm khả phát xạ vùng khả kiến pha tạp ion đất kim loại chuyển tiếp Mạng Ba9Al(PO4)7 có cấu trúc tương tự Ba 3(PO4)2 (nhóm khơng gian R3C với số mạng a = 10,439Ả c = 37.375Ả z = 21 [13] Các tham số cấu trúc Ba9Al(PO4)7 tinh chỉnh phương pháp Rietveld từ liệu nhiễu xạ tia X sở nhóm khơng gian I2/a để thu tham số mạng: a = 18.0425, b = 10.66307, c = 18,3714 p= 132,9263° (Z = 4) Đơn vị không đối xứng Ba9Al(PO4)7 chứa 5-Ba, 1-A1,4- p 14- o [13] Các ion Ba 2+ phối hợp với tám chín ion oxit Các ion Ba 2+ vị trí Ba4 xếp theo hai vị trí gần tâm đối xứng Các ion Al 3+ chiếm vị trí bát diện Các nguyên tử o12 thuộc tứ diện P1O4 rối loạn chúng liên kết với nguyên tử Ba4 Bột huỳnh quang mạng thường có độ bền lý, hóa cao Khi pha tạp ion Cr3+, Ba9Al(PO4)7 có khả phát xạ mạnh vùng đỏ xa 686 nm có dải phát xạ rộng vùng ánh sáng đỏ 11 Bảng 1.1 Các mức lượng ion có cấu hình điện tử tách cửa mức ion tự trường tinh thể bát diện Mức lượng ion tự Mức lượng ion trường Hình 1.3 Phổ huỳnh quang vật liệu 4BaC6H12Ỡ6 + 6Ơ2 + 686KCỈO / moỉ Trong điều kiện tự nhiên, trung bình hấp thu 70% 20% lại truyền lan qua lớp tế bào xuống phản xạ 10% tia sáng Trong số 70% ánh sáng hấp thụ, xanh sử dụng 49% lượng dùng để thoát nước, 20% xạ lại sử dụng 1% cho trình quang hợp (chủ yếu tia sáng xanh đỏ) Vì vậy, nhận thấy bước sóng có lợi cho quang hợp ánh sáng màu xanh có bước sóng từ 430 4- 490 nm ánh sáng màu đỏ có bước sóng từ 630 4- 720 nm Trong q trình quang hợp, thực vật tham gia hai nhóm sắc tố diệp lục (chlorophyll) carotenoid Trong đó, diệp lục sắc tố có vai trị quan trọng quang hợp Với chức hấp thụ lượng từ ánh sáng mặt trời chuyển thành dạng lượng kích thích điện tử phân tử diệp lục Mặt khác, diệp lục có vai trị vận chuyển lượng vào trung tâm phản ứng, từ phân tử diệp lục hấp thu ánh sáng trung tâm phản ứng quang hợp phải qua hệ thống cấu trúc màng thilacoit gồm nhiều phân tử diệp lục khác Năng lượng ánh sáng phải truyền qua phân tử diệp lục để đến trung tâm phản ứng (P700) Tham gia biến đổi lượng ánh sáng thành lượng hóa học trung tâm phản ứng P700 nhờ trình quang phosphoryl hóa để hình thành nên NADPH ATP Ngồi ra, diệp lục cịn có khả hấp thụ ánh sáng cách có chọn lọc, số vùng ánh sáng diệp lục hấp thụ mạnh nhất, số vùng bị hấp thụ hơn, có vùng khơng bị hấp thụ Điều tạo nên quang phổ hấp thụ diệp lục Trong quang phổ hấp thụ diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp lục hấp thụ mạnh vùng ánh sáng đỏ với cực đại 662 nm vùng ánh sáng xanh tím với cực đại 430 nm Điều tạo nên hai đỉnh hấp thu cực đại quang phổ diệp lục Nhóm sắc tố carotenoid nhóm sắc tố có màu vàng, da cam Chúng sắc tố vệ 15 tinh diệp lục Quang phổ hấp thụ nhóm sắc tố vùng ánh sáng xanh có bước sóng 451 V 481 nm Khả hấp thụ ánh sáng carotenoỉd hệ thống liên kết đôi, đơn định Ánh sáng xanh khơng diệp lục hấp thụ mà phản xạ tồn nên ta thường quan sát thấy có màu xanh 450 500 550 600 650 700 750 Bước sóng (lìm) màu sác tương ứng Hình 1,5 Độ hẩp thụ cửa nhóm sắc tể quang hợp tương ứng vởì bước sổng khác Vì việc cho đời loại đèn với cường độ sáng phù hợp cho loại trồng, đứng bước sóng phổ mà dùng để quang hợp cần thiết Việc lại tự điều tiết thời gian chiếu sáng cho phù hợp với đặc tính quang chu kỳ Nhờ vậy, thu suất trồng cao, khơng cịn bị lệ thuộc q nhiều vào ánh sáng tự nhiên mang tỉnh mùa vụ, ngược lại để tổi ưu hóa tốn kỉnh tế cho nơng nghiệp chứng ta hồn tồn điều tỉết cho theo thời vụ mà định 16 1.4 ứng dụng đèn huỳnh quang sản xuất nông nghiệp cơng nghệ cao 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giói Trên giới, nhà khoa học chứng minh vai trò quan trọng ánh sáng hệ thống chiếu sáng thơng minh q trình phát triển trồng Việc cho đời nhiều nghiên cứu ứng dụng đèn LED nông nghiệp, loại trồng đánh giá cao Tại Anh, trung tâm công nghệ Stocbridge nghiên cứu thành công cố gắng đưa vào để ứng dụng rộng rãi đèn LED nông nghiệp với mục tiêu chủ động điều khiển phát triển trồng, ngăn cản phụ thuộc chúng vào thời tiết Tại Nhật Bản, trang trại trồng rau nhà phát triển mạnh Tại nhà máy Fukushima, công ty Fujitsu cho tiến hành chiếu sáng nhân tạo sử dụng hoàn toàn loại đèn LED xanh đỏ cho rau diếp với hệ thống thủy canh nhiều tầng Hiệu đem lại việc tăng suất chất lượng rau nâng cao, hệ thống trang trại khép kín cịn giúp tăng sản lượng đơn vị diện tích sản xuất thị, giảm chi phí vận chuyển từ nơi trồng trọt đến nơi tiêu thụ Hình 1.6 Trang trại rau diếp Tagajo sử dụng cơng nghệ đèn LED Tại Singapore, rau chiếu sáng đèn LED màu hồng tím Trang trại trồng rau với mơ hình khép kín nhà máy điều khiển 17 điều kiện môi trường khí hậu, nước dinh dường Hãng Panasonic lên kế hoạch trồng hon 30 loại rau củ tháng 3/2017 đáp ứng khoảng 5% nhu cầu tiêu dùng Singapore; chi phí giảm Vì so với việc nhập từ Nhật Bản Các hãng Osram, Philips tiến hành thử nghiệm trồng cà chua, rau sử dụng hệ thống chiếu sáng LED với quy mô lớn nông nghiệp công nghệ cao 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước Trên giới nghiên cứu tác động ánh sáng trồng vai trò to lớn ánh sáng việc cải tiến công nghệ chiếu sáng cho trồng Tại Việt Nam, loại nghiên cứu quan tâm nhằm phục vụ cho nông nghiệp công nghệ cao Công ty Cổ phần bóng đèn phích nước Rạng Đơng, Viện Sinh học Nơng nghiệp trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ AIST- trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đon vị tiên phong công nghiên cứu giải pháp chiếu sáng cho trồng Nhóm nghiên cứu kết hợp ba đon vị tiến hành nghiên cứu tìm quy trình sản xuất loại bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng đỏ, đỏ xa xanh phù hợp với yêu cầu giải pháp làm tăng hiệu suất chiếu sáng đèn [6] Năm 2012, GS-TS Nguyễn Quang Thạch cộng Học viện Nông nghiệp Việt Nam nghiên cứu tác động đèn chiếu sáng (đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang R/B, đèn HID, đèn CFLR) cho hoa cúc vườn nhân giống vườn sản xuất thưong phẩm Kết cho thấy, chiếu sáng bổ sung có ảnh hưởng tích cực như: số ngày thu hoạch giảm, lượng tăng lần so với không chiếu sáng bổ sung, Trong loại đèn chiếu sáng, đèn HID cho hiệu cao nhất: số trung bình thu cao nhất, số ngày lần cắt ngắn nhất, tiêu hao điện thấp (giảm 71% so với dùng đèn sợi đốt) 18 Hình 1.7 Rau trồng nhà chiểu sáng đèn LED Tại Đà Lạt cần Thơ, hệ thống trồng rau sử dụng đèn LED với tỷ lệ ánh sáng xanh, đỏ khác đuợc thủ nghiệm Ket cho thấy suất, chất luợng rau cao hẳn so với việc sủ dụng đèn huỳnh quang thông thuờng, điện tiêu thụ giảm đến 60% Một số sở trồng long tỉnh phía Nam nuớc ta thủ nghiệm đèn LED chiếu sáng kích thích hoa trái vụ nhằm giải toán kinh tế Hình 1.8 Sử dụng bóng đèn LED cho vườn long Đèn LED có khả ứng dụng cao với ưu điểm vượt trội như: tăng suất, giảm giá thành sản xuất nông nghiệp cơng nghệ cao, giảm sử dụng hormon tăng trưởng kích thích trồng Ngồi ra, số nghiên cứu cho thấy đèn LED cịn giảm hạn chế việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật cho trồng; người nơng dân khơng cịn phải tiếp xúc hóa chất độc hại Hơn nữa, đèn LED sinh nhiệt chiếu sáng tới trồng 19 nên giảm tượng bốc cần phân bón Việc giảm sử dụng hormon tăng trưởng, thuốc bảo vệ thực vật phân bón khơng gian gỉớỉ hạn (nhà kính, nhà màng trồng nhà kín) tạo mơi trường lành cho người lao động nông nghiệp Không nông nghiệp, ứng dụng đèn LED chăn nuôi, nuôi trồng, đánh bắt thủy sản bước đầu cho kết khả quan, hứa hẹn đem lại hiệu tốt tiết kiệm lượng tăng suất, đem lại hiệu kỉnh tế cao 1.5 Một số phương pháp tổng họp vật liệu huỳnh quang 1.5.1 Phương pháp thủy nhiệt Hiện phương pháp thủy nhiệt trở thành phương pháp quan trọng lĩnh vực vật liệu Cùng với phương pháp chế tạo vật lý khác phún xạ catốt, bốc bay vật lý phương pháp thủy nhiệt dần trở nên phổ biến yêu cầu trang thiết bị thí nghiệm đơn gia khả linh hoạt chế tạo loại vật liệu khác Bản chất phương pháp thủy nhiệt trình hình thành mẫu diễn dung dịch có nước tham gia với vai trò chất xúc tác, xảy nhiệt độ cao (> 100 °C), áp suất lớn (> latm) hệ kín (Hình 1.9) Hình 1,9 Thiết bị dừng công nghệ thủy nhiệt Phương pháp thủy nhiệt phương pháp hóa học hiệu để chế tạo vật liệu với kích thước tinh thể nhỏ cỡ micro đến nano mét Phương pháp tiết kiệm lượng, khơng gây hại mơi trường phản ứng tiến hành hệ phản ứng kín 20 ưu điểm phương pháp độ Thiêu phânkết/ tánđiều caochếcủa cáchạt nano có kích Vật chất ban đẩu phương pháp khác thước đồng đều, độ kết tinh cao dễ dàng kiểm sốt kích thước hạt, cấu trúc hình thái độ chọn lọc khuyết tật, với tốc độ phản ứng nhanh Tuy nhiên, phương pháp lại không phù hợp để điều chế chất không phân cực điều kiện áp suất nhiệt độ, nên nhà khoa học nghiên cứu đưa hướng phát triển khác thay dung môi nước Phương pháp thúy nhiệt Hình 1.11 Mức độ phân tán đồng vật liệu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt phương pháp khác [21] 1.5.2 Phương pháp Sol-Gel Phương pháp Sol-gel đời từ năm 1950-1960 phát triển cách nhanh chóng sau Phương pháp Sol-Gel theo đường tạo phức lần đần tiên biết đến vào năm 1967 qua sáng chế M.p Pecchini [3] với việc sử dụng citric acid làm tác nhân tạo sol Tuy nhiên sau báo bị lãng quên thời gian dài Năm 1987, nghiên cứu vật liệu siêu dẫn, Bednorg Mủller cần tổng hợp vật liệu đơn pha có độ tinh Temperature (°C) khiết hóa học cao Hai tác giả nhận thấy với phương pháp sol-gel alkoxide Cu khó điều chế vàhợp dễ (áp bị thủy phân.độ)Bởi ơng đãpháp quan Hìnhrất 1.10 Điều kiện tổng suất, nhiệt chovậy hai số phương chếtâm tạo đến bái báo Pecchini Ngày nay, phương vật liệu pháp Sol-Gel citrat quan tâm nghiên cứu nhiều nước giới Trung Quốc, Tây Ban Nha Braxin [3] 21 22 ... hợp nghiên cứu tính chất quang vật liệu Ba 9Al(PO4)7 :Cr3+ phuơng pháp Sol- Gel? ?? Trong phạm vi đề tài nghiên cứu tốt nghiệp đại học, nội dung nghiên cứu đuợc lụa chọn tập trung vào việc nghiên cứu. .. đồng vật liệu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt phương pháp khác [21] 1.5.2 Phương pháp Sol- Gel Phương pháp Sol- gel đời từ năm 1950-1960 phát triển cách nhanh chóng sau Phương pháp Sol- Gel theo đường... bột huỳnh quang • Nghiên cứu sở lý thuyết vật liệu huỳnh quang, quy trình tổng hợp Ba9Al(PO4)7pha tạp Cr3+ phương pháp Sol- Gel • Khảo sát cấu trúc, tính chất quang vật liệu ứng dụng sản xuất ốn