Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất quang và quang xúc tác của vật liệu trên cơ sở hạt nano zro2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN HUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO ZrO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN HUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO ZrO Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM HÙNG VƯỢNG PGS TS PHƯƠNG ĐÌNH TÂM Hà Nội - 2020 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến tập thể hướng dẫn thầy PGS.TS Phạm Hùng Vượng PGS.TS Phương Đình Tâm, người thầy tận tâm hướng dẫn thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình thực luận án Tơi xin trân trọng dành biết ơn đến thầy TS Nguyễn Duy Hùng, TS Nguyễn Việt Hưng, PTN Nano Quang điện tử viện AIST tạo điều kiện giúp đỡ phép đo đạc Tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Duy Cường, TS Nguyễn Thị Lan, TS Cao Xuân Thắng, TS Nguyễn Đức Trung Kiên, PGS.TS Đào Xuân Việt, TS Nguyễn Đức Dũng PTN Hiển vi điện tử Vi phân tích, Viện AIST giúp đỡ q trình làm thực nghiệm Tơi xin chân thành cám ơn anh chị NCS nhiệt tình giúp đỡ suốt thời gian thực luận án Cuối cùng, tơi xin dành tình cảm sâu nặng đến người thân gia đình tơi: Cha, mẹ, vợ, con, anh chị em; bạn bè tơi dành cho tơi tình cảm, thời gian động viên để vững vàng yên tâm hoàn thành luận án LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Hùng Vượng PGS.TS Phương Đình Tâm Cơng trình thực Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu kết trình bày luận án công bố khoa học cộng trung thực chưa công bố cơng trình khác Tập thể hướng dẫn Tác giả luận án PGS.TS Phạm Hùng Vượng Phạm Văn Huấn Mục lục MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu luận án Nội dung nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu luận án Ý nghĩa khoa học tính luận án Bố cục luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU PHÁT QUANG 1.1 Phát quang vật liệu phát quang 1.2 Phân loại vật liệu phát quang 1.3 Sự phát quang ion đất 1.3.1 Cấu trúc lớp vỏ đất 1.3.2 Sự phát quang ion Eu 3+ 11 3+ 1.3.3 Sự phát quang ion Er 12 1.4 Các q trình phục hồi khơng phát xạ ion đất 16 1.4.1 Dập tắt huỳnh quang nồng độ 17 1.4.2 Dập tắt huỳnh quang nhiệt độ 17 1.4.3 Quá trình phục hồi đa phonon 19 1.4.4 Quá trình phục hồi chéo 21 1.4.5 Quá trình truyền lượng 23 1.5 Lý thuyết Judd-Ofelt 24 1.5.1.Tóm lược lý thuyết Judd-Ofelt 24 1.5.2 Tính thơng số Judd-Ofelt từ phổ phát xạ 27 1.5.3 Tính thông số Judd-Ofelt từ phổ hấp thụ 28 1.6 Tính chất vật lý tính chất hóa học ZrO2 29 3+ 3+ 1.7 Các nghiên cứu nước Eu Er 30 1.8 Kết luận 33 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 34 2.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu 34 2.1.1 Phương pháp thủy nhiệt 34 2.1.2 Phương pháp đồng kết tủa 34 2.1.3 Phương pháp sol-gel 35 2.1.4 Thử nghiệm quang xúc tác 35 2.2 Phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu 35 2.2.1 Nhiễu xạ tia X 35 2.2.2 Phổ tán xạ Raman 38 2.2.3 Phổ hồng ngoại 40 2.3 Phương pháp phân tích hình thái vật liệu 41 2.3.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét 41 2.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua 42 2.4 Phương pháp phân tích tính chất quang 43 2.4.1 Phổ UV-vis 43 2.4.2 Phổ kích thích huỳnh quang 44 2.4.3 Phổ huỳnh quang 45 2.4.4 Phổ thời gian sống 46 CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO 3+ ZrO2 PHA TẠP ION Eu 48 Giới thiệu 48 3+ 3.1 Phân tích cấu trúc vật liệu ZrO2 pha tạp Eu 49 3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ mẫu đến hình thành pha .49 + 2+ 3+ 3.1.2 Ảnh hưởng ion Li , Cu , Al đến hình thành pha .50 3.1.3 Tinh chỉnh Rietveld pha tinh thể 52 3.1.4 Phân tích phổ tán xạ Raman 57 3.1.5 Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR 60 3+ 3.2 Phân tích hình thái vật liệu ZrO2 pha tạp Eu 60 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ mẫu đến hình thái vật liệu 60 + 2+ 3.2.2 Ảnh hưởng ion Li , Cu , Al 3+ đến hình thái của vật liệu 61 3.2.3 Phân tích phổ EDS vật liệu 63 3.2.4 Phân tích ảnh TEM vật liệu 64 3+ 3.3.Tính chất quang vật liệu ZrO2 pha tạp Eu 65 3.3.1 Phân tích phổ UV-Vis 66 3.3.2 Phổ kích thích huỳnh quang 67 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ mẫu đến phát quang Eu 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ Eu 3+ đến phát quang 69 3.3.5 Ảnh hưởng pH đến phát quang Eu + 3+ 70 3.3.6 Ảnh hưởng ion Li đến phát quang Eu 3.3.7 Ảnh hưởng ion Cu 3.3.8 Ảnh hưởng ion Al 2+ 3+ 3+ 71 đến phát quang Eu đến phát quang Eu 3.3.9 Sự tách mức Stark Eu 3+ 68 3+ 72 3+ 73 3+ 74 3+ 3.4 Phân tích thơng số Judd-Ofelt phổ phát quang Eu 76 3.5 Cơ chế tăng cường phát quang 80 3.6 Kết luận ……………….………………… …… … …… 84 CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA HẠT NANO 3+ ZrO2 PHA TẠP ION Er 85 Giới thiệu 85 4.1 Phân tích cấu trúc vật liệu ZrO2 pha tạp Er + 3+ 3+ 86 3+ 4.1.1 Ảnh hưởng ion Li , Ce , Al đến hình thành pha 86 4.1.2 Kích thước tinh thể sai hỏng mạng 88 4.1.3 Tinh chỉnh Rietveld pha tinh thể 91 4.1.4 Phổ tán xạ Raman vật liệu 92 4.1.5 Phổ hồng ngoại vật liệu 94 3+ 4.2 Phân tích hình thái vật liệu ZrO2 pha tạp Er 95 4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ mẫu đến hình thái vật liệu 95 + 3+ 4.2.2 Ảnh hưởng ion Li , Ce , Al 3+ đến hình thái của vật liệu 95 4.2.3 Phổ EDS vật liệu 96 4.3 Phát quang chuyển đổi thuận vật liệu ZrO2 pha tạp Er 4.3.1 Ảnh hưởng nồng độ Er 4.3.2 Ảnh hưởng ion Al 3+ 4.3.3 Ảnh hưởng ion Ce 3+ 3+ 98 đến phát quang 98 đến phát quang chuyển đổi thuận .100 3+ đến phát quang chuyển đổi thuận .102 + 4.3.4 Ảnh hưởng ion Li đến phát quang chuyển đổi thuận 103 4.4 Phát quang chuyển đổi ngược vật liệu ZrO2 pha tạp Er 3+ 104 4.4.1 Ảnh hưởng ion Al 3+ đến phát quang chuyển đổi ngược 104 3+ 4.4.2 Ảnh hưởng ion Ce đến phát quang chuyển đổi ngược .105 4.5 Kết luận 109 CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO ZrO2 110 Giới thiệu 110 3+ 111 5.1 Cấu trúc tính chất quang xúc tác vật liệu ZrO2 : La 3+ 111 5.1.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu ZrO2 : La 5.1.2 Phổ hồng ngoại vật liệu ZrO2 : La 3+ 113 5.1.3 Hình thái thành phần nguyên tố vật liệu ZrO2 : La 5.1.4 Phổ UV-Vis vật liệu ZrO2 : La 3+ 114 3+ 116 5.1.5 Tính chất quang xúc tác vật liệu ZrO2 : La 3+ 117 5.2 Cấu trúc tính chất quang xúc tác vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 5.2.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 3+ 120 3+ 120 5.2.2 Hình thái thành phần nguyên tố vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 5.2.3 Phổ UV-Vis vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 3+ 121 3+ 122 5.2.4 Tính chất quang xúc tác vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 3+ 123 3+ 5.2.5 Tính chất huỳnh quang vật liệu ZrO2/AgCl:Eu 125 5.3 Kết luận 128 KẾT LUẬN ………………………………….………… .….… … 129 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 Danh mục chữ viết tắt Ký hiệu A CRT D Đ.v.t.y ED EDS CR FTIR IR JO SEM TEM Vis UV PL XRD UP WLED Ký hiệu AJJ’ Atp Xác Số h α Hệ s β Tỉ s TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jaque, D., Richard, C., Viana, B., Soga, K., Liu, X., & Solé, J G (2016) Inorganic nanoparticles for optical bioimaging Advances in Optics and Photonics, 8(1), 1-103 [2] Kim, Y., Shim, K B., Wu, M., & Jung, H K (2017) Monodispersed 3+ spherical YAG:Ce phosphor particles by one-pot synthesis Journal of Alloys and Compounds, 693, 40-47 [3] Pramanik, A., Biswas, S., & Kumbhakar, P (2018) Solvatochromism in highly luminescent environmental friendly carbon quantum dots for sensing applications: Conversion of bio-waste into bio-asset Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 191, 498-512 [4] Escudero, A., Carrillo-Carrión, C., Zyuzin, M V., & Parak, W J (2016) Luminescent rare-earth-based nanoparticles: a summarized overview of their synthesis, functionalization, and applications Topics in Current Chemistry, 374(4), 48 [5] Zhong, J., Chen, D., Xu, H., Zhao, W., Sun, J., & Ji, Z (2017) Red-emitting CaLa4(SiO4)3O:Eu 3+ phosphor with superior thermal stability and high quantum efficiency for warm w-LEDs Journal of Alloys and Compounds, 695, 311-318 [6] Jayakiruba, S., Kumar, G., & Lakshminarasimhan, N (2016) Excitationdependent variation in local symmetry in Ba2Mg(BO3)2 evidenced by Eu luminescent structural probe Solid State Sciences, 55, 121-124 [7] 3+ Taherunnisa, S K., Reddy, D K., SambasivaRao, T., Rudramamba, K S., Zhydachevskyy, Y A., Suchocki, A., & Reddy, M R (2019) Effect of upconversion luminescence in Er 3+ doped phosphate glasses for developing Erbium-Doped Fibre Amplifiers (EDFA) and G-LED's Optical Materials: X, 3, 100034 [8] Leng, J., Chen, J., Wang, D., Wang, J X., Pu, Y., & Chen, J F (2017) 3+ 3+ Scalable preparation of Gd2O3:Yb /Er upconversion nanophosphors in a high-gravity rotating packed bed reactor for transparent upconversion 131 luminescent films Industrial & Engineering Chemistry Research, 56(28), 7977-7983 [9] Cho, S K., Su, L J., Mao, C., Wolenski, C D., Flaig, T W., & Park, W 3+ (2019) Multifunctional nanoclusters of NaYF 4:Yb ,Er 3+ upconversion nanoparticle and gold nanorod for simultaneous imaging and targeted chemotherapy of bladder cancer Materials Science and Engineering: C, 97, 784-792 [10] Wang, Z., Zhou, G., Zhang, J., Qin, X., & Wang, S (2017) Luminescence 3+ properties of Eu -doped Lanthanum gadolinium hafnates transparent ceramics Optical Materials, 71, 5-8 [11] Luo, P., Huang, P., Wang, J., Yao, C., Zhao, Y., Zhou, B., & Wang, L 3+ (2020) Controllable synthesis of glass ceramics containing YF 3:Eu nanocrystals: Well‐preserved Eu and prolonged lifetime Journal of the American Ceramic Society, 103(5), 3089-3096 [12] Huang, X., Jiang, L., Li, X., & He, A (2017) Manipulating upconversion 3+ 3+ emission of cubic BaGdF5:Ce /Er /Yb 3+ nanocrystals through controlling 3+ Ce doping Journal of Alloys and Compounds, 721, 374-382 [13] Kindrat, I I., Padlyak, B V., Kukliński, B., Drzewiecki, A., & Adamiv, V T 3+ (2018) Enhancement of the Eu luminescence in Li2B4O7 glasses co-doped with Eu and Ag Journal of Luminescence, 204, 122-129 [14] Gopi, S., Vidyadharan, V., George, A., Joseph, C., Unnikrishnan, N V., & Biju, P R (2017) Synthesis and luminescence characteristics of CaB2O4: 3+ + Er , Li phosphor Journal of Luminescence, 187, 113-120 [15] Walas, M., Piotrowski, P., Lewandowski, T., Synak, A., Łapiński, M., Sadowski, W., & Kościelska, B (2018) Tailored white light emission in 3+ 3+ Eu /Dy doped tellurite glass phosphors containing Al Materials, 79, 289-295 3+ ions Optical [16] Devi, C A., Mahamuda, S., Swapna, K., Venkateswarlu, M., Rao, A S., & Prakash, G V (2017) Compositional dependence of red luminescence from 3+ Eu ions doped single and mixed alkali fluoro tungsten tellurite glasses Optical Materials, 73, 260-267 132 [17] Gaikwad, A P., Betty, C A., Tyagi, D., Rao, R., Tripathi, A K., & Sasikala, R (2017) In situ formation of surface sulfide species and its role in enhancing the photocatalytic and photoelectrochemical properties of wide bandgap ZrO Molecular Catalysis, 435, 128-134 [18] Dhanalekshmi, K I., & Meena, K S (2016) DNA intercalation studies and antimicrobial activity of Ag@ZrO2 core–shell nanoparticles in vitro Materials Science and Engineering: C, 59, 1063-1068 [19] Kaur, J., Parganiha, Y., Dubey, V., Singh, D., & Chandrakar, D (2014) 3+ Synthesis, characterization and luminescence behavior of ZrO2:Eu ,Dy 3+ with variable concentration of Eu and Dy doped phosphor Superlattices and Microstructures, 73, 38-53 [20] Dong, G., Li, X., Pan, H., Ma, H., Zhao, S., Guana, L., & Lia, X (2019) Crystal structure, luminescence enhancement and white LEDs application of NaZnPO4:Eu 3+ red phosphors Journal of Luminescence, 206, 260-266 [21] Ramachari, D., Esparza, D., López-Luke, T., Romero, V H., Perez-Mayen, L., 3+ 3+ De la Rosa, E., & Jayasankar, C K (2017) Synthesis of co-doped Yb -Er : ZrO2 upconversion nanoparticles and their applications in enhanced photovoltaic properties of quantum dot sensitized solar cells Journal of Alloys and Compounds, 698, 433-441 [22] Ponkumar, S., Janaki, K., Prakashbabu, D., Ramalingam, H B., Munirathnam, K., & Krishna, R H (2018) Solution Combustion Synthesis of ZrO 2:Tb 3+ Nanophosphors Viable for WLEDs Materials Today: Proceedings, 5(4), 10717-10721 [23] Stockert, J C., & Blazquez-Castro, A (2017) Physical Fundamentals of Luminescence [24] Hoang, K., Latouche, C., & Jobic, S (2019) Defect energy levels and persistent luminescence in Cu-doped ZnS Computational Materials Science, 163, 63-67 [25] Swati, G., Jaiswal, V V., & Haranath, D (2020) Rare-earth doping in afterglow oxide phosphors: Materials, persistence mechanisms, and dark 133 vision display applications In Spectroscopy of Lanthanide Doped Oxide Materials (pp 393-425) Woodhead Publishing [26] Shionoya, S., Yen, W M., & Yamamoto, H (Eds.) (2018) Phosphor handbook CRC press [27] Brik, M G., & Chong-Geng, M (Eds.) (2019) Theoretical Spectroscopy of Transition Metal and Rare Earth Ions: From Free State to Crystal Field CRC Press [28] Walsh, B M (2006) Judd-Ofelt theory: principles and practices In Advances in spectroscopy for lasers and sensing (pp 403-433) Springer, Dordrecht [29] Jia, G., Tanner, P A., Duan, C K., & Dexpert-Ghys, J (2010) Eu 3+ spectroscopy: a structural probe for yttrium orthoborate phosphors The Journal of Physical Chemistry C, 114(6), 2769-2775 [30] Singh, S., Lakshminarayana, G., Sharma, M., Dao, T D., Chen, K., Wada,& 3+ Nagao, T (2015) Excitation Induced Tunable Emission in Ce Journal of Spectroscopy, 2015 [31] Schulze, T F., & Schmidt, T W (2015) Photochemical upconversion: present status and prospects for its application to solar energy conversion Energy & Environmental Science, 8(1), 103-125 [32] Tsang, M K., Bai, G., & Hao, J (2015) Stimuli responsive upconversion luminescence nanomaterials and films for various applications Chemical Society Reviews, 44(6), 1585-1607 [33] Jones, A M., Yu, H., Schaibley, J R., Yan, J., Mandrus, D G., Taniguchi, T., & Xu, X (2016) Excitonic luminescence upconversion in a twodimensional semiconductor Nature Physics, 12(4), 323-327 [34] Liu, Y., Lu, Y., Yang, X., Zheng, X., Wen, S., Wang, F., & Ma, C (2017) Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for superresolution nanoscopy Nature, 543(7644), 229-233 [35] Nadort, A., Zhao, J., & Goldys, E M (2016) Lanthanide upconversion luminescence at the nanoscale: fundamentals and optical properties Nanoscale, 8(27), 13099-13130 134 [36] Zheng, H., & Meltzer, R S (2007) Nonradiative relaxation of rare-earth ions in YPO4 crystal Journal of luminescence, 122, 478-480 [37] Zhang, X., & Seo, H J (2010) Photoluminescence and concentration quenching of NaCa4(BO3)3: Eu 503(1), L14-L17 3+ phosphor Journal of alloys and compounds, [38] Cecilia, A (2012) Crystals for indirect and direct detectors employed in X-ray imaging applications (Doctoral dissertation, Verlag nicht ermittelbar) [39] Ramachari, D., Moorthy, L R., & Jayasankar, C K (2013) Phonon sideband 3+ spectrum and vibrational analysis of Eu -doped niobium oxyfluorosilicate glass Journal of luminescence, 143, 674-679 [40] Lei, L., Chen, D., Huang, F., & Xu, S (2018) Sensitivity modification of upconversion thermometry through manipulating cross-relaxation between Tm 3+ ions Journal of Alloys and Compounds, 747, 960-965 [41] Zheng, Y., Deng, L., Yu, Y., Ding, P., Li, J., Jia, T., & Zhang, S (2019) 3+ Femtosecond laser induced cross relaxation in Er doped NaYF4 glass ceramic Journal of Physics D: Applied Physics, 52(50), 505104 [42] Ronda, C R (Ed.) (2007) Luminescence: from theory to applications John Wiley & Sons [43] Babu P., Jayasankar C.K., (2000), Optical spectroscopy of Eu 3+ ions in lithium borate and fluoroborate glasses, Physica B, 279, 262-281 [44] Sardar, D K., Gruber, J B., Zandi, B., Hutchinson, J A., & Trussell, C W 3+ 11 (2003) Judd–Ofelt analysis of the Er (4f ) absorption intensities in 3+ 3+ phosphate glass: Er , Yb Journal of applied physics, 93(4), 2041-2046 [45] H Nielsen, R., H Schlewitz, J., Nielsen, H., & Updated by Staff (2000) Zirconium and zirconium compounds Kirk‐Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 1-46 [46] Wang, Q., Edalati, K., Koganemaru, Y., Nakamura, S., Watanabe, M., Ishihara, T., & Horita, Z (2020) Photocatalytic hydrogen generation on low-bandgap black zirconia (ZrO2) produced by high-pressure torsion Journal of Materials Chemistry A, 8(7), 3643-3650 135 [47] Guo, L., Li, M., & Ye, F (2016) Phase stability and thermal conductivity of RE2O3 (RE= La, Nd, Gd, Yb) and Yb 2O3 co-doped Y2O3 stabilized ZrO2 ceramics Ceramics International, 42(6), 7360-7365 [48] Fowziya, S A., Mohideen, A M., Arasu, M V., Jahangir, A R., Saleem, A M., Ayeshamariam, A., & Jayachandran, M (2018) Oxidative Hydrothermal Synthesis of Ce2O3–ZrO2–Y2O3 Nanocomposites and Their Photocatalytic and Biological Studies Journal of Bionanoscience, 12(4), 478-487 [49] Anh, T K., Ngoc, T., Nga, P T., Bitch, V T., Long, P., & Stręk, W (1988) 3+ 3+ Energy transfer between Tb and Eu luminescence, 39(4), 215-221 in Y2O3 crystals Journal of [50] Kien, N D T., Hoang, P H., Duong, T T., & Huy, P T (2016) Synthesis and Optical Properties of Eu 2+ 3+ and Eu Doped SrBP Phosphors Prepared by Using a Co-precipitation Method for White Light-Emitting Devices Journal of Electronic Materials, 45(7), 3356-3360 [51] Van Hao, B., Huy, P T., Khiem, T N., Ngan, N T T., & Duong, P H 3+ (2009) Synthesis of Y2O3: Eu micro-and nanophosphors by sol-gel process In Journal of Physics: Conference Series (Vol 187, No 1, p 012074) IOP Publishing [52] Lien, N T K., Thang, N V., Hung, N D., Cuong, N D., Kien, N D T., Thang, C X., & Huy, P T (2017) Influence of Annealing Temperature and Gd and Eu Concentrations on Structure and Luminescence Properties of (Y, 3+ Gd)BO3:Eu Phosphors Prepared by Sol–Gel Method Journal of Electronic Materials, 46(6), 3427-3432 [53] Huong, T T., Tu, V D., & Anh, T K (2011) Fabrication and 3+ characterization of YVO4:Eu nanomaterials by the micro-wave technique Journal of Rare Earths, 29(12), 1137-1141 [54] Anh, T K., Chau, P T M., Hai, N T Q., Ha, V T T., Van Tuyen, H., Bounyavong, S., & Thanh, N T (2018) Facile Fabrication and Properties of 3+ Gd2O3:Eu , Y2O3: Eu 3+ Nanophosphors and 3+ Gd2O3:Eu /Silica, 3+ Y2O3:Eu /Silica Nanocomposites Journal of Electronic Materials, 47(1), 585593 136 [55] Thang, C X., & Pham, V H (2015) Luminescence variations in europium- doped silicon-substituted hydroxyapatite nanobiophosphor via three different methods Materials Science and Engineering: B, 197, 18-24 [56] Ngoc, K T., Thanh, H P., Duc, C N., Armellini, C., Chiasera, A., Ferrari, M., & Righini, G C (2006) Effect of Yb luminescence properties of 3+ concentration on Er sol-gelderived 3+ silica-alumina xerogels Optoelectronics Letters, 2(5), 354-357 [57] Tuan, P V., Khiem, T N., & Huy, P T (2017) Sol–gel synthesis and 3+ photoluminescence of SiO2–Si:Er Express, 4(3), 036205 nanocomposite films Materials Research [58] Pham, V H., Van, H N., Tam, P D., & Ha, H N T (2016) A novel 1540 nm light emission from erbium doped hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate through co-precipitation method Materials Letters, 167, 145-147 [59] Anh, T K., Hung, N D., Chau, P T M., Hai, N T Q., Van Tuyen, H., Ha, V T T., & Strek, W (2019) Upconversion luminescence of Gd 2O3:Er 3+ and 3+ Gd2O3:Er /silica nanophosphors fabricated by EDTA combustion method Journal of Rare Earths, 37(11), 1126-1131 [60] Van, H N., Vu, N H., Pham, V H., Van Huan, P., Hoan, B T., Nguyen, D H., & Le Manh, T (2020) A novel upconversion emission material based on 3+ 3+ 6+ Er -Yb -Mo tridoped Hydroxyapatite/Tricalcium phosphate (HA/β-TCP) Journal of Alloys and Compounds, 827, 154288 [61] Gopi, S., Vidyadharan, V., George, A., Joseph, C., Unnikrishnan, N V., & Biju, 3+ P R (2017) Synthesis and luminescence characteristics of CaB 2O4: Er , Li + phosphor Journal of Luminescence, 187, 113-120 [62] Walas, M., Piotrowski, P., Lewandowski, T., Synak, A., Łapiński, M., Sadowski, W., & Kościelska, B (2018) Tailored white light emission in 3+ 3+ Eu /Dy doped tellurite glass phosphors containing Al Materials, 79, 289-295 3+ ions Optical [63] Rakov, N., Guimarães, R B., & Maciel, G S (2019) Managing optical 3+ 3+ heating via Al -doping in Er :SrF2 powder phosphors prepared by combustion synthesis Dalton Transactions, 48(14), 4589-4595 137 [64] Zhong, Y., Ma, Z., Zhu, S., Yue, J., Zhang, M., Antaris, A L., & Wang, W (2017) Boosting the down-shifting luminescence of rare-earth nanocrystals for biological imaging beyond 1500 nm Nature communications, 8(1), 1-7 [65] Sinha, A K (2018) XRD-a tool for crystalline structure studies In Proceedings of the twenty first national symposium on radiation physics: book of abstracts cum souvenir [66] Anand, G T., Nithiyavathi, R., Ramesh, R., Sundaram, S J., & Kaviyarasu, K (2020) Structural and optical properties of nickel oxide nanoparticles: Investigation of antimicrobial applications Surfaces and Interfaces, 18, 100460 [67] Hargreaves, J S J (2016) Some considerations related to the use of the Scherrer equation in powder X-ray diffraction as applied to heterogeneous catalysts Catalysis, Structure & Reactivity, 2(1-4), 33-37 [68] Gualtieri, A F., Gatta, G D., Arletti, R., Artioli, G., Ballirano, P., Cruciani, G., & Scardi, P (2019) Quantitative phase analysis using the Rietveld method: towards a procedure for checking the reliability and quality of the results PERIODICO DI MINERALOGIA, 88(2), 147-151 [69] Larkin, P (2017) Infrared and Raman spectroscopy: principles and spectral interpretation Elsevier [70] Smith, E., & Dent, G (2019) Modern Raman spectroscopy: a practical approach John Wiley & Sons [71] Mohamed, M A., Jaafar, J., Ismail, A F., Othman, M H D., & Rahman, M A (2017) Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy In Membrane Characterization (pp 3-29) Elsevier [72] Dutta, A (2017) Fourier Transform Infrared Spectroscopy In Spectroscopic Methods for Nanomaterials Characterization (pp 73-93) Elsevier [73] Sneddon, G C., Trimby, P W., & Cairney, J M (2016) Transmission Kikuchi diffraction in a scanning electron microscope: A review Materials Science and Engineering: R: Reports, 110, 1-12 [74] Carter, C B., & Williams, D B (Eds.) (2016) Transmission electron microscopy: Diffraction, imaging, and spectrometry Springer 138 [75] Nixdorf, S L (2017) UV–Vis Spectroscopy In Spectroscopic Methods in Food Analysis (pp 35-68) CRC Press [76] Kumar, C S (Ed.) (2013) UV-VIS and photoluminescence spectroscopy for nanomaterials characterization (pp 231-285) Berlin, Heidelberg: Springer [77] Perkowitz, S (2012) Optical characterization of semiconductors: infrared, Raman, and photoluminescence spectroscopy Elsevier [78] Haridas, M., Basu, J K., Gosztola, D J., & Wiederrecht, G P (2010) Photoluminescence spectroscopy and lifetime measurements from selfassembled semiconductor-metal nanoparticle hybrid arrays Applied Physics Letters, 97(8), 189 [79] Guo, L., Zeng, X., Lan, J., Yun, J., & Cao, D (2017) Absorption competition quenching mechanism of porous covalent organic polymer as luminescent 3+ sensor for selective sensing Fe ChemistrySelect, 2(3), 1041-1047 [80] Zhou, X., Yang, Q., Wang, H., Huang, F., Zhang, J., & Xu, S (2018) Effects of Ni 2+ concentration and vacuum annealing on structure, morphology and optical properties of Ni doped ZnS nanopowders synthesized by hydrothermal method Advanced Powder Technology, 29(4), 977-984 [81] Li, B., Huang, X., Guo, H., & Zeng, Y (2018) Energy transfer and tunable 3+ photoluminescence of LaBWO6:Tb , Eu LEDs Dyes and Pigments, 150, 67-72 3+ phosphors for near-UV white [82] Meza-Rocha, A N., Lozada-Morales, R., Speghini, A., Bettinelli, M., & 3+ 3+ Caldiño, U (2016) White light generation in Tb /Eu /Dy Zn(PO3)2 glass Optical Materials, 51, 128-132 3+ triply-doped [83] Rosa, I L V., Tavares, F A., de Moura, A P., Pinatti, I M., da Silva, L F., Li, M S., & Longo, E (2018) Luminescent and gas sensor properties of the ZrO2:Hhpa:Eu 3+ Hybrid Compound Journal of Luminescence, 197, 38-46 [84] Stojadinović, S., Tadić, N., & Vasilić, R (2019) Down-and up-conversion photoluminescence of ZrO2:Ho 3+ 3+ and ZrO2:Ho /Yb 3+ coatings formed by plasma electrolytic oxidation Journal of Alloys and Compounds, 785, 12221232 139 [85] Xue, J., & Dieckmann, R (1994) Variation of the oxygen content in tetragonal, calcium oxide-doped zirconia Solid State Ionics, 73(3-4), 273-282 [86] Villabona-Leal, E G., Diaz-Torres, L A., Desirena, H., Rodríguez-López, J L., Pérez, E., & Meza, O (2014) Luminescence and energy transfer properties of Eu 3+ and Gd 3+ in ZrO2 Journal of luminescence, 146, 398-403 [87] Velu, S., Ramaswamy, V., & Sivasanker, S (1997) New hydrotalcite-like anionic clays containing Zr 2107-2108 4+ in the layers Chemical communications, (21), [88] Liu, L., Li, C., Chen, Y., Zhang, X., Li, L., & Wang, Y (2012) Phase + transformation of ZrO2 nanocrystals induced by Li Materials Letters, 79, 7577 [89] Shibata, N., Katamura, J., Kuwabara, A., Ikuhara, Y., & Sakuma, T (2001) The instability and resulting phase transition of cubic zirconia Materials Science and Engineering: A, 312(1-2), 90-98 [90] Naumenko, A P., Berezovska, N I., Biliy, M M., & Shevchenko, O V (2008) Vibrational analysis and Raman spectra of tetragonal zirconia Phys Chem Solid State, 9(1), 121-125 [91] Štefanić, G., Musić, S., Popović, S., & Sekulić, A (1997) FT-IR and laser Raman spectroscopic investigation of the formation and stability of low temperature t-ZrO2 Journal of molecular structure, 408, 391-394 [92] Nikalje, A P (2015) Nanotechnology and its applications in medicine Med chem, 5(2), 081-089 [93] Singh, G., Thangaraj, R., & Singh, R C (2016) Effect of crystallite size, Raman surface modes and surface basicity on the gas sensing behavior of terbium-doped SnO2 nanoparticles Ceramics International, 42(3), 4323-4332 [94] Mutalib, M A., Rahman, M A., Othman, M H D., Ismail, A F., & Jaafar, J (2017) Scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy In Membrane Characterization (pp 161-179) Elsevier [95] Zhao, J., Guo, C., Li, T., Su, X., Zhang, N., & Chen, J (2016) Synthesis, electronic structure and photoluminescence properties of Ba 2BiV3O11:Eu phosphor Dyes and Pigments, 132, 159-166 3+ red 140 [96] Kim, Y W., Oh, P., & Kim, Y H (2018) Cationization of cotton fibers by polyethyleneimine treatment and its application to copper sulfide plating Textile Science and Engineering, 55(3), 143-151 [97] Coulter, J B., & Birnie III, D P (2018) Assessing Tauc plot slope quantification: ZnO thin films as a model system physica status solidi (b), 255(3), 1700393 [98] Silver, J., Martinez-Rubio, M I., Ireland, T G., Fern, G R., & Withnall, R (2001) The effect of particle morphology and crystallite size on the upconversion luminescence properties of erbium and ytterbium co-doped yttrium oxide phosphors The Journal of Physical Chemistry B, 105(5), 948953 [99] Kolesnikov, I E., Tolstikova, D V., Kurochkin, A V., Manshina, A A., & Mikhailov, M D (2014) Eu properties of YAG: Eu 3+ 3+ concentration effect on luminescence nanoparticles Optical Materials, 37, 306-310 3+ [100] Jiménez, J A (2015) Photoluminescence of Eu -doped glasses with Cu 2+ impurities Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 145, 482-486 [101] Yang, P., Lü, M K., Song, C F., Xu, D., Yuan, D R., Xia, G M., & Liu, S W (2002) Photoluminescence characteristics and mechanism of SrAl2O4 codoped with Eu 923 3+ 2+ and Cu Inorganic Chemistry Communications, 5(11), 919- [102] Gruber, J B., Valiev, U V., Burdick, G W., Rakhimov, S A., Pokhrel, M., & Sardar, D K (2011) Spectra, energy levels, and symmetry assignments for 3+ Stark components of Eu (4f ) in gadolinium gallium garnet (Gd3Ga5O12) Journal of luminescence, 131(9), 1945-1952 [103] Gupta, S K., Ghosh, P S., Sahu, M., Bhattacharyya, K., Tewari, R., & Natarajan, V (2015) Intense red emitting monoclinic LaPO4:Eu 3+ nanoparticles: host–dopant energy transfer dynamics and photoluminescence properties RSC Advances, 5(72), 58832-58842 [104] Dalal, M., Taxak, V B., Dalal, J., Khatkar, A., Chahar, S., Devi, R., & Khatkar, S P (2017) Crystal structure and Judd-Ofelt properties of a novel 141 3+ color tunable blue-white-red Ba5Zn4Y8O21:Eu nanophosphor for nearultraviolet based WLEDs Journal of Alloys and Compounds, 698, 662-672 [105] Beltaif, M., Dammak, M., Megdiche, M., & Guidara, K (2016) Synthesis, optical spectroscopy and Judd–Ofelt analysis of Eu 3+ doped Li2BaP2O7 phosphors Journal of Luminescence, 177, 373-379 [106] Rehana, P., Ravi, O., Ramesh, B., Dillip, G., Reddy, C., Joo, S., & Raju, B 3+ (2016) Photoluminescence studies of Eu ions doped calcium zinc niobium borotellurite glasses Adv Mater Lett, 7(2), 170-174 [107] Prakashbabu, D., Ramalingam, H B., Krishna, R H., Nagabhushana, B M., Chandramohan, R., Shivakumara, C., & Thomas, T (2016) Charge compensation assisted enhancement of photoluminescence in combustion + 3+ derived Li co-doped cubic ZrO2:Eu nanophosphors Physical Chemistry Chemical Physics, 18(42), 29447-29457 [108] Xu, X., Tang, Y., Mo, F., Zhou, L., & Li, B (2014) Synthesis and 3+ luminescent properties of CaTiO3:Eu ,Al International, 40(7), 10887-10892 3+ phosphors Ceramics [109] Wen, S., Zhou, J., Schuck, P J., Suh, Y D., Schmidt, T W., & Jin, D (2019) Future and challenges for hybrid upconversion nanosystems Nature Photonics, 1-11 [110] Tian, Y., Tian, Y., Huang, P., Wang, L., & Shi, Q (2016) Effect of Yb 3+ concentration on upconversion luminescence and temperature sensing 3+ behavior in Yb /Er 3+ co-doped YNbO4 nanoparticles prepared via molten salt route Chemical Engineering Journal, 297, 26-34 [111] Prabhu, Y T., Rao, K V., Kumar, V S S., & Kumari, B S (2014) X-ray analysis by Williamson-Hall and size-strain plot methods of ZnO nanoparticles with fuel variation World Journal of Nano Science and Engineering, 2014 [112] Vidya, Y S., Anantharaju, K S., Nagabhushana, H., Sharma, S C., Nagaswarupa, H P., Prashantha, S C., & Shivakumara, C (2015) Combustion synthesized tetragonal ZrO2:Eu 3+ nanophosphors: structural and 142 photoluminescence studies Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 135, 241-251 [113] Leineweber, A (2011) Understanding anisotropic microstrain broadening in Rietveld refinement Zeitschrift für Kristallographie Crystalline Materials, 226(12), 905-923 [114] Ceja-Fdez, A., López-Luke, T., Oliva, J., Vivero-Escoto, J., Gonzalez-Yebra, A L., Rodríguez-Rojas, R A., & de la Rosa, E (2015) Labeling of HeLa 3+ 3+ cells using ZrO2: Yb -Er nanoparticles with upconversion emission Journal of biomedical optics, 20(4), 046006 [115] Rivera, V A G., Nogueira, I C., Leite, E R., Li, M S., & Marega Jr, E 3+ (2016) Effect of Er concentration on the luminescence properties of Al 2O3ZrO2 powder Optical Materials, 62, 553-560 [116] Hu, R., Ye, S., Wang, H., Zhang, W., Zhang, Z., Lin, J., & Wang, D (2015) Upconversion Luminescence Properties of Phase and Size Controlled NaLnF 4: 3+ 3+ Yb , Er (Ln=Y,Gd) Nanoparticles Journal of nanoscience and nanotechnology, 15(1), 368-372 [117] Pokorný, M., Páterek, J., Nikl, M., Sýkorová, S., Stehlík, A., Polák, J., & 3+ Houžvička, J (2018) Concentration dependence of energy transfer Ce → 3+ Er in YAG host Optical Materials, 86, 338-342 [118] Ma, Z., Gou, J., Zhang, Y., Man, Y., Li, G., Li, C., & Tang, J (2019) 3+ Yb /Er 3+ co-doped Lu2TeO6 nanophosphors: Hydrothermal synthesis, upconversion luminescence and highly sensitive temperature sensing performance Journal of Alloys and Compounds, 772, 525-531 [119] Lodhi, R S., & Lal, N A V N E E T A (2017) Dyes and pigments manufacturing industrial waste water treatment methodology Dyes and Pigments, 4(12), 121 [120] Taghizadeh, M T., & Vatanparast, M (2016) Ultrasonic-assisted synthesis of ZrO2 nanoparticles and their application to improve the chemical stability of Nafion membrane in proton exchange membrane (PEM) fuel cells Journal of colloid and interface science, 483, 1-10 [121] Fang, D., Luo, Z., Liu, S., Zeng, T., Liu, L., Xu, J., & Xu, W (2013) Photoluminescence properties and photocatalytic activities of zirconia 143 [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] nanotube arrays fabricated by anodization Optical Materials, 35(7), 14611466 Kumar, S., & Ojha, A K (2015) Oxygen vacancy induced photoluminescence properties and enhanced photocatalytic activity of ferromagnetic ZrO nanostructures on methylene blue dye under ultra-violet radiation Journal of Alloys and Compounds, 644, 654-662 Pascariu, P., Homocianu, M., Cojocaru, C., Samoila, P., Airinei, A., & Suchea, M (2019) Preparation of La doped ZnO ceramic nanostructures by 3+ electrospinning–calcination method: Effect of La doping on optical and photocatalytic properties Applied Surface Science, 476, 16-27 Kaneva, N., Bojinova, A., Papazova, K., & Dimitrov, D (2015) Photocatalytic 3+ 3+ 3+ purification of dye contaminated sea water by lanthanide (La , Ce , Eu ) modified ZnO Catalysis Today, 252, 113-119 Li, H., Sun, Y., Cai, B., Gan, S., Han, D., Niu, L., & Wu, T (2015) Hierarchically Z-scheme photocatalyst of Ag@AgCl decorated on BiVO 4(040) with enhancing photoelectrochemical and photocatalytic performance Applied Catalysis B: Environmental, 170, 206-214 Li, W., Ma, Z., Bai, G., Hu, J., Guo, X., Dai, B., & Jia, X (2015) Dopamineassisted one-step fabrication of Ag@AgCl nanophotocatalyst with tunable morphology, composition and improved photocatalytic performance Applied Catalysis B: Environmental, 174, 43-48 Guo, J., Shi, H., Huang, X., Shi, H., & An, Z (2018) AgCl/Ag 3PO4: A stable Ag-Based nanocomposite photocatalyst with enhanced photocatalytic activity for the degradation of parabens Journal of colloid and interface science, 515, 10-17 Li, X., Fang, S., Ge, L., Han, C., Qiu, P., & Liu, W (2015) Synthesis of flower-like Ag/AgCl-Bi2MoO6 plasmonic photocatalysts with enhanced visible-light photocatalytic performance Applied Catalysis B: Environmental, 176, 62-69 Aribi, K., Ghelamallah, M., Bellifa, A., Granger, P., & Choukchou-Braham, A (2018) Structural and Textural Modifications of ZrO Induced By La2O3 Addition, Thermal Treatment and Reducing Process Journal of Structural Chemistry, 59(2), 474-481 Li, D., Yao, J., Liu, B., Sun, H., van Agtmaal, S., & Feng, C (2019) Preparation and characterization of surface grafting polymer of ZrO membrane and ZrO2 powder Applied Surface Science, 471, 394-402 Zhao, X., Yang, H., Cui, Z., Li, R., & Feng, W (2017) Enhanced photocatalytic performance of Ag-Bi4Ti3O12 nanocomposites prepared by a photocatalytic reduction method Materials technology, 32(14), 870-880 144 [132] Guo, J., Shi, H., Huang, X., Shi, H., & An, Z (2018) AgCl/Ag 3PO4: A stable Ag-Based nanocomposite photocatalyst with enhanced photocatalytic activity for the degradation of parabens Journal of colloid and interface science, 515, 10-17 [133] Sirimahachai, U., Harome, H., & Wongnawa, S (2017) Facile Synthesis of AgCl/BiYO3 Composite for Efficient Photodegradation of RO16 under UV and Visible Light Irradiation Sains Malaysiana, 46(9), 1393-1399 [134] Weng, J H., Lee, P C., Chen, Y S., & Lin, C B (2019) Degradation of Abiotic Orange II Dye and Biotic E coli by Highly Porous SiC-AgCl/Ag Photocatalyst Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 1-9 145 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN HUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO ZrO Ngành: Khoa học vật liệu Mã... Chương 4: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất quang vật liệu ZrO2 pha tạp Er Chương 5: Nghiên cứu tính chất quang xúc tác vật liệu sở ZrO2 3+ 3+ Phần kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU PHÁT QUANG 1.1... 3+ 3+ đến phát quang Eu , Er chưa nghiên cứu cách đầy đủ, hệ thống Xuất phát từ lý chọn đề tài "Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất quang quang xúc tác vật liệu sở hạt nano ZrO2" Mục tiêu