Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang nền kẽm Silicat

Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang nền kẽm Silicat Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang nền kẽm Silicat Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang nền kẽm Silicat luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - N NG T N C U T NG N N V PC TP S C T T QU NG Chuyên ngành : K LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC K THUẬT H A HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS L X T H N – 2017 L N ỤC ỤC Ờ C ĐO N Ờ C N N ỤC C C N ỤC C C U C CC V T T T NG Ở Đ U C Ư NG T NG QU N C 1.1 .9 C P i 11 Q 12 C 2SiO4: Mn2+ 15 1.2.1 Giới thiệu chung v 15 1.2.2 Ch t phát quang k m silicat 18 C 2SiO4:Mn 2+ 22 P 22 P ủy nhiệt 24 P -gel 26 P đồng kết tủa 28 C Ư NG P Ư NG P C P NG N C U VÀ T C NG 31 31 P G H P ệ TG - DTA 31 đồ XR 32 đệ S M 34 PL 35 N 36 T ệ 37 L N T ế ế .37 2.3.2 Quy trình th c nghiệm 37 C Ư NG T QU VÀ T G ủ đ đồ K O U N 40 ủ 40 ệ 42 ủ ệ đ đ ủ 43 K ủ đ ủ .49 K ủ đ ủ .51 K ủ L+ đ ủ .54 N ệ 57 T U N 59 N NG TÀ UT 60 O 61 L N Ờ C T ĐO N đ ủ ủ PGS TS L X C T ế L ớ ệ đ ủ T N T V L N Ờ C T ế đ đ T đ đ đ ệ ệ đế ệ đ đ ệ T đ đ Tôi đế PGS TS L X đ ệ N đ ệ H N T N T V L N DANH ỤC C C U C CC V T STT TT T T V TG Thermogravimetry P ệ DTA Diferential Thermal Analysis P ệ SEM Scanning Electrode Microscope K đ TEM Transmission Electron Microscope K qua đệ XRD X-ray Diffraction G PL Photoluminescence P đồ X L N N ỤC C C STT NG Tên Trang T C T 2SiO4: Mn2+ 23 T 2SiO4: Mn2+ 26 2SiO4: Mn2+ 28 ủ ủ 19 2SiO4 ệ T - gel ủ đ ủ 21 đ XR ở ủ ủ ủ S ệ đ đ ủ 41 ệ đ 46 47 47 ủ 10 M 2+ đ 50 ủ 11 đ 52 ủ S 12 đ ệ ế ủ pha 13 ủ 54 ế L+ đ 55 ủ L N N ỤC C C STT N V Đ T Tên Trang H M ế H S đồ H S đồ H C ế H T ệ H S 16 H Xiclosilicat (3[SiO4]4- 17 H P 17 H A 18 10 H P 11 H C 12 H S đồ 13 H M 14 H 15 H S 16 H S đồ 17 H S đồ 18 S đồ 2SiO4: 19 H ủ H P ủ 20 H G đồ 21 H G đồ XR 10 13 ủ 14 15 S O4]4- 16 18 2SiO4 19 ủ đ ế 20 21 đ T TA TG đồ ệ 31 X 33 đệ 34 ệđ 36 Mn2+ ế 41 ệ ủ 39 42 ệ đ o C 43 L N 22 H G đồ XR ủ ệ đ 23 H G đồ XR ủ 24 H G đồ XR ủ 25 7G đồ XR ủ 28 H H P H ủ H 29 H 26 27 P o C 44 ệ đ o 44 ệ đ o 45 C C ệ đ 45 ủ ủ ủ 48 ệ đ ệ đ P đ 48 ủ ủ M M 2+ 2+ đ 50 51 ủ 30 H 31 H P ủ ủ ờ 52 đ 53 ủ 32 H 33 H 34 H 35 H P ủ L+ ủ L+ đ 55 56 ủ S M ủ ệ M 57 57 36 H M ế 58 L N ỞĐ U N đ đờ đ T đ đ đ đ đ K T đ đ ế α- Zn2SiO4 β- Zn2SiO4 đệ γ- Zn2SiO4 α- Zn2SiO4 đ đ Vớ K α- Zn2SiO4 T đ đ Zn2SiO4:Mn2+ đ đ đ ệ ệ C ủ ệ , ph T ế P ệ ệ đ đ ủ ệ đ ệ P đồ đ P đồ ệ ế ủ đ Vệ đ ế T đ đ ế ệ ế i ệ ủ N N N 2SiO4: - T ệ Mn2+ đế đ L N 3.11: T ủ đ 2+ M ủ đ – đ λmax= 517,3 – H đ z đ đ đ đ đ đệ tâm kíc đ đ ệ Mn2+ T đ M l L T đ ế ủ mangan đ ủ ế ủ 2+ Nế đ 3.5 đ mangan 1,25 % mol đ ủ mol ủ ế ẩ – 51 L N C 4.6 đ – đ S đ b o C ế đ nm ủ 3.6: Mẫu Thời gian nung, (phút) C phát quang (a.u) λmax (nm) 3.12: P đ ủ đ ủ 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 30 45 60 75 90 120 32936 55964 72400 77872 83718 52694 518,073 518,872 ủ 518,073 518,872 518,872 518,872 52 L N ủ T – đ ủ đ củ – đ λmax= 518 H đế ủ đ T đ đ đ ủ đ đế M đ đ M 4+ M đ M 2+ đ ệ đ ế 2SiO4: S ệ đ o C Mn2+ ế ủ đế đ ủ ế ủ ệ đ ế ệ ệ 53 L N 7: S đ ệ ế ủ ế Đề P P ầ T N nung) P N 2SiO3 ế ủ Zn(CH3COO)2, MnSO4 ế 1000 oC – 2h + 14000C – ZnO, SiO2, MnCO3 N C – 2h Nung 1100 oC ế Mn(CH3COO)2 T thê J + ủ đ ủ L [20] ủ ệ đ L đ ủ [20] ủ ế L+ ệ L+ đ đ [28] 1250 oC – 4h Mn(CH3COO)2, Y2O3, - 1100 oC 2h ZnO, H2SiO3, Li2CO3 t [29] o Zn(NO3)2, SiO2, 3.6 ẩ [26] 4h ZnO, SiO2, MnO2 P M 1000 oC o C Kế ủ đ đ 2+ , Mn2+, Li+) C ủ đ đ ( nung -3.15 54 L N L+ g ủ 3.8: đ ủ Mẫu 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 VLiCH3COO, 0,1M(ml) 0,5 1,5 Li+, % mol 0,5 1,5 83718 88758 100515 109077 81930 518,872 518,872 519,672 519,672 520,471 C phát quang (a.u) λmax(nm) :P ủ Li+ 55 L N 15 : L+ ủ đ ủ C đ L+đ ủ L+ ủ ế L + ớ ế đ đ L+đ ỗ photon L+ ủ L+ mol Li+ đ đ M đ M L+ t đế đ đ i C 10000C đ (M đ đ 3.16 Theo hình 3.16 đ đ đ ủ S M đ S ế a 56 L N S đ đ S M ế S M ủ ệ 3.7 N Các s n ph m sau chế t g PVA,0,5 g ch t ho đ c nghi n pha tr n với keo (100 ml H2O + đ ng b m ẹ cho tan hết 60 oC đ với t lệ 0,2 g ch t phát quang: ml dung d ch keo Kết qu cho s n ph nm- đ đ phát quang rõ chiếu b c minh h a M đ UV ới v tay ớc sóng 254 ng: 57 L N : M M đ ế c dùng bút th m v lên gi y, chiế đ phát quang m nh 58 L N T U N Zn2SiO4:Mn2+ T ủ ế ệ , đ λmax=518 đồ ế đ đ đ C λ nm đ ế ủ ZnSiO3 z đ ởđ đ ệ đ ệ Tế ế ế ủ o ế C đế C đ M 2+ S đ ủ ,5 % mol C đ đ 59 L N N NG ệ đ ủ ệ Nế đ đ ế ủ ế ủ ệ đ đ đ ệ ủ ế đ C N T (2017), N V A L X T T ế ủ ế T N ạp T í T a 55(3e1,2), pp 301-305 60 L N TÀ UT O T L C ng (1997), Vật liệu h c N H N i V p (2006), ơn p pp p vật lý hóa h c, NX i h c Qu c gia Hà N i P Hồ P Q H ( i o tr n vật lý n n N H N N H N C u t l ợn tử v n u ên tử p n tử N T V M c (2003), P n tí a lý p ơn p cấu trúc phân tử N H M p p ổ nghiệm nghiên cứu H N ( o n vật sili at N H N P V T ờng (2007), p ơn p p tổng hợp vật liệu g m i h c qu c gia Hà N i L V K V (2004), Giáo trình cấu trúc phân tích cấu trúc vật liệu T ih i h c qu c gia Hà N i T B Yan, H Huang (2007), Matrix-inducing synthesis and luminescence of Zn2SiO4:xTb3+ submicrometer phosphors derived from the sol–gel assembling of different multicomponent hybrid precursors, Journal of Alloys and Compounds 429, pp.338–342 10 C.E Rivera-Enríquez, A Fernández-Osorio, (2016), Luminescence properties of α- J Chávez-Fernández β-Zn2SiO4:Mn nanoparticles prepared by a co-precipitation method, Journal of Alloys and Compounds, 688(B), pp 775-782 61 L N 11 C Ronda (2008), Luminescence from Theory to Applications, Wiley-VCH, Germany 12 C.C Diao, C.F Yang, R.L Wang, J.J Lin, M.Y Fu (2011), Prepare high efficiency Mn2+-doped Zn2SiO4 green phosphors in air using nano-particles, Journal of Luminescence 131, pp.915–920 13 D.R Vij (1998), Luminescence of solids, Springer Science+Business Media, New York 14 G.Q Xu, H.T Xu, Z.X Zheng, Y.C Wu (2010), Preparation and characterization of Zn2SiO4: Mn2+ phosphors with hydrothermal methods, Journal of Luminescence 130, pp 1717–1720 15 H.X Zhang, S Buddhudu, C.H Kam, Y Zhou, Y.L Lam, K.S Wong, B.S Ooi, S.L Ng, W.X Que (2001), Luminescence of Eu3+ and Tb3+ doped Zn2SiO4 nanometer powder phosphors, Materials Chemistry and Physics 68, pp.31–35 16 Chulsoo Yoon, Shinhoo Kang, Synthesis of Znz-xMnxSiO4 phosphor using a hydrothermal technique, Materials Research Society, 16(4), pp 1210-1216 17 J El Ghoul a,n , K Omri a , A Alyamani b , C Barthou c , L El Mir (2013), Synthesis and luminescence of SiO2/Zn2SiO4 and SiO2/ Zn2SiO4:Mn composite with sol-gel methods, Journal of Luminescence 138, pp 218-222 18 J El Ghoul, I Ghiloufi, L El Mir (2016), Effect of annealing temperature on the luminescence properties of Zn2SiO4:V nanocomposite, Journal of Luminescence 170, pp.288–292 19 J El Ghoul, L El Mir (2014), Sol–gel synthesis and luminescence of undoped and Mn-doped zinc orthosilicate phosphor nanocomposites, Journal of Luminescence 148, pp 82–88 20 J Liu, Y Wang, X Yu, J Li (2010), Enhanced photoluminescence properties of Zn2SiO4:Mn2+ co-activated with Y3+/Li+ under VUV excitation, Journal of Luminescence 130, pp.2171–2174 62 L N 21 K A Petrovykha, A A Rempel, V S Kortov, and E A Buntov (2015), Sol– Gel Synthesis and Photoluminescence of Zn2SiO4:Mn Nanoparticles, Inorganic Materials, 51(2), pp 152–157 22 K Omri a , L El Mir (2014), Effect of manganese concentration on photoluminescence properties of Zn2SiO4: Mn2+ nanophosphor material, Superlattices and Microstructures, 70, pp 24-32 23 K Omri, J El Ghoul, A Alyamani, C Barthou, L El Mir (2013), Luminescence properties of green emission of SiO2/Zn2SiO4:Mn2+ nanocomposite prepared by sol–gel method, Physica E 53, pp 48–54 24 K.W Park, H.S Lim, S.W Park, G Deressa, J.S Kim (2015), Strong blue absorption of green Zn2SiO4: Mn2+ phosphor by doping heavy Mn2+ concentrations, Chemical Physics Letters 636, pp 141-145 25 L El Mir, K Omri, J El Ghoul, A.S AL-Hobaib, H Dahman, C Barthou (2014), Yellow emission of SiO2 /Zn2SiO4:Mn nanocomposite synthesized by sol–gel method, Superlattices and Microstructures 65, pp.248-255 26 M.C Parmar, W D Zhuang, K R V Murthy, X W Huang, Y S Hu, V Natarajan (2009), Role of SiO2 in Zn2SiO4: Mn2+ phosphor used in optoelectronic materials, Indian Journal of Engineering &Materials Sciences 16, pp.185-187 27 M.T Tsai, Y F Lu, Y.K Wang (2010), Synthesis and characterization of manganese-doped zinc orthosilicate phosphor powders, Journal of Alloys and Compounds 505, pp 818 - 823 28 P.V Ramakrishna, D.B.R.K Murthy, D.L Sastry, K Samatha (2014), Synthesis, structural and luminescence properties of Mn doped ZnO/ Zn2SiO4 composite microphosphor, Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 129, pp.274-279 29 Peter Š č R K š G ( P f (ZnO)x-z(SiO2)y:(MnO)z green phosphors prepared by direct thermal synthesis: 63 L N The effect of ZnO/SiO2 ratio and Mn2+ concentration on luminescence, Ceramics International, 42(15), pp.16852-16860 30 Q.Y Zhang, K Pita, C.H Kam (2003), Sol – gel derived zinc silicate phosphor films for full-color display applications, Journal of Physics and Chemistry of Solids 64, pp.333–338 31 R.C Ropp (1998), Luminescence and solid state, Springer Science+Business Media, LLC 32 R.Y Yang, Y.M Peng, H.L Lai, C.J Chu, B Chiou, Y.K Su (2013), Effect of the different concentrations of Eu3+ ions on the microstructure and photoluminescent properties of Zn2SiO4:xEu3+ phosphors and synthesized with TEOS solution as silicate source, Optical Materials 35, pp.1719–1723 33 S H Nam, M H Kim, J Y Lee, S D Lee, J H Boo (2010), Spray pyrolysis of manganese doped zinc silicate phosphor particle, Functional Materials Letters 3(2), pp 97–100 34 X Yu and Y Wang (2010), Photoluminescent Properties of Nanoscaled Zn2SiO4:Mn2+ Green Phosphor Under Vacuum Ultraviolet Excitation, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10, pp.2173–2176 35 Y Wu, Y Wang, Dawei He, M Fu, Z Chen, Y Li (2010), Pherical Zn2SiO4: Eu3+/SiO2 phosphor particles in core–shell structure: Synthesis and characterization, Journal of Luminescence 130, pp.1768-1773 36 Y Jiang, J Chen, Z Xie, L Zheng (2010), Syntheses and optical properties ofand Zn2SiO4: Mn nanoparticles by solvothermal method in ethylene glycol– water system, Material Chemistry and Physics 120, pp.313-318 37 Y Mei, H Xu, J Zhang, Z Ci, M Duan, S Peng, Z Zhang, W Tian, Y Lu, Yuhua Wang (2015), Design and spectral control of a novel ultraviolet emitting long lasting phosphor for assisting TiO2 photocatalysis: Zn2SiO4 :Ga3+, Bi3+ , Journal of Alloys and Compounds 622, pp.908-912 64 L N 38 Z.T Kang, Y Liu, B.K Wagner, R Gilstrap, M Liu, C.J Summers (2006), Luminescence properties of Mn2+ doped Zn2SiO4 phosphor films synthesized by combustion CVD, Journal of Luminescence 121, pp.595–600 65 ... phát ng quang phát quang tinh th x y theo hai đ m c u t o n n tính ch t ho ế phát quang tái h p t c thờ Catot phát quang hiệ c chiếu m t chùm b c x ế phát quang tái h p kéo dài ng phát quang nhờ... Chú ý r ng không ph i m i s c g i s phát quang phát quang Chẳng h n: ph n x , tán x , b c x nhiệ i s phát quang phân biệ V đ đ đ s S phát quang m t ch t s phát nh ng b c x đ ch (≥ thờ -10 s )... t phát đ t l p t c hay cịn trì m t thời gian ng g i hiệ đ ng phát quang hu N n hu đ ng t nguồn kích thích mà b c x v n trì thờ cl i i phát quang lân quang hay lân quang đ - Hu nh quang: s phát