Khảo sát phổ phát quang của nhóm vật liệu phát quang bao al2o3b2o3 dy3 mn2 và MO sio2b2o3 dy3 với m là ba ca sr zn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ  Ĉ͉WjL ³.+ ̪O SÁT PH͜ PHÁT QUANG CͮA NHÓM V̴T LI͎U PHÁT QUANG BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ MO.SiO2.B2O3:Dy3+ vͣi 0Oj%D&D6U=Q´ Sinh viên thực : LÊ THỊ THU THÚY Lớp : 11CVL Khóa : 2011-2015 Ngành : VẬT LÝ HỌC Giaó viên hƣớng dẫn : ThS NGUYỄN BÁ VŨ CHÍNH Ĉj1 ̽ng, 05/2015 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P LỜI CẢM ƠN Lờiầ uđ tiên em xin gửi lời m Đạ i Học ơn chân ế n thành thầ y cô khoa vậ đt lý- trƣ ờng Sƣ m- Ph ĐHĐN ậ n tình ty dỗvà truyề nạ tđ kinh nghiệ m, kiế n thức quí báu suố t thời gian em học tậ p rèn luyệ n tạ i trƣ ng Em xin bày tỏlòng m ơn ắ c sâu ế nđ thầ ys Nguyễ n Bá Vũ - m Chính ơn thầ y đãậ n tình t quan tâm, giúp ỡem đ suố t thời gian qua.Nhờđó, em i mhồn thành ợc khóa đƣ luậ n tố t nghiệ p Tiế pế n,đem xin gửi lời m ơn ế n cácđbạ n nhóm nghiên cứu ệ t tình nhi tham gia nghiên cứu hỗtrợem suốt thời gian làm khóa luậ n Cuối cùng, xin gửi lời m ủ ng hộ , ơn chân ế n gia thành đình, ời thân đ bạ n ngƣ bè giúp ỡvàộngđ đ viên suốt thời gian học tậ p nhƣ ời gian tơi hồn thành khóa luậ n tố t nghiệ p Mặ c dùốgắ ng hoàn c thành khóa luậ n phạ m vi khảnăng cho ph nhƣng ắ c chắ ch n sẽkhông tránh khỏi thiế u sót Em rấ t mong nhậ n ợ đƣ c sựthông m tậ n tình chỉbả o củ a q thầ y bạ n Em xin chân thành m ơn! Đà ẵ ng, N tháng Sinh viên thực hiệ n Lê ThịThu Thúy SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang năm GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞĐẦU Lí chọ n ềtài đ Mục đích, ối ợng, tƣ nhiệ đ m vụ, phƣơng pháp ứu, cấ u trúcnghiên nội dung củ ac đ ềtài 2.1 Mụ c đích ứunghiên củ a ềtài đ c 2.2 Đối ợng tƣ nghiên cứu 2.3 Nhiệ m vụnghiên cứu 2.4 Phƣơng pháp ứu nghiên c 2.5 Cấ u trúc nội dung ềtài đ NỘI DUNG CHƢƠNG ỔNG 1:QUAN T LÍ THUYẾT VỀHIỆN TƢ ỢNG PHÁT QUANG 1.1 Tổ ng quan vềhiệ n ợ tƣ ng phát quang 1.1.1 Hiệ n ợ tƣ ng phát quang 1.1.2 Vậ t liệ u phát quang 1.1.3 Phân loạ i hiệ n ợ tƣ ng phát quang 10 1.1.3.1 Phân loạ i theo tính chấ tộ ng đhọc trình xả y chấ t phát quang 10 1.1.3.2 Phân loạ i theo thời gian phát quang kéo dài 11 1.1.3.3 Phân loạ i theo phƣơng pháp kích thích: 12 1.1.4 Phổphát quang 12 1.1.5 ờngộphát Cƣ đ quang 12 1.1.6 Nhữngị nhđ luậ t ả n vềsự bphát quang 12 1.1.6.1 ị nh luậ t vềsựkhông Đ phụthuộ c vào ớc sóng bƣ ánh sáng kích thích.12 1.1.6.2 ị nh luậ t Stock-Lomen Đ 13 1.1.6.3 ị nh luậ tố iđ xứ Đ ng gƣơng ủ a phổhấ pc thụvà phổphát quang 14 CHƢƠNG ỔNG 2:QUAN T VỀMỘT SỐNGUYÊN TỐVÀ HỢP CHẤT,ION KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 15 2.1 Tổ ng quan vềmộ t sốhợp chấ t 15 SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 2.1.1 Bari nitrat Ba(NO3)2 15 2.1.2 Mangan cacbonat (MnCO3) 15 2.1.3 Canxi Cacbonat ( CaCO3) 16 2.1.4 Stronti cacbonat ( SrCO3) 17 2.1.5 Kẽ m axetat ( Zn(CH3COO)2) 17 2.1.6 Nhôm oxit (Al2O3) 18 2.1.7 Silic đioxit (SiO 19 2) 2.2 Sơ ợclƣ vềkim loạ i chuyể n tiế p 19 2.2.1 Lý thuyế t vềMangan (Mn) 21 2.2.2 Lý thuyế t vềion Mn2+ 21 2.3 Sơ ợclƣ vềion ấ t hiế đ m 23 2.3.1 Lý thuyế t vềnguyên tốđấ t hiế m Dyspori (Dy) 25 2.3.2 Lý thuyế t vềion Dy3+ 26 CHƢƠNG 3: CHẾTẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 27 3.1 Chếtạ o mẫ u 27 3.2 Các mẫ u ếtạ o ch 28 3.3 Phƣơng pháp đo 28 CHƢƠNG Ế 4: T QUẢVÀ K THẢO LUẬN 29 4.1 Kế t 29 4.1.1 Kế t quảđo ổph huỳ nh quang nhóm vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+các tỉlệDy3+ Mn2+ thay đổ i 29 4.2 Thả o luậ n 38 4.2.1 Đố i với nề n thủy tinh Borat 38 4.2.2 Đố i với vậ t liệ u nề n silicat: 38 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHĨA LU̴N T͘T NGHI͎P DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Tinh thểBari nitrat Ba(NO3)2 Hình 2.2: Mangan cacbonat (MnCO3) Hình 2.3: Canxi Cacbonat ( CaCO3) Hình 2.4: Stronti cacbonat ( SrCO3) Hình 2.5: Kẽ m axetat ( Zn(CH3COO)2) Hình 2.6: Nhơm oxit (Al2O3) Hình 2.7: Silic đioxit 2) (SiO Hình 2.8: Vịtrí ngun tốkim loạ i chuyể n tiế p bả ng tuầ n hồn hóa họ c Hình 2.9: Giả n ồđ Tanabe-Sugano cho cấ u hình d5 (Mn2+) Hình 2.10: Giả n ồđ mức ợng Dieke lƣ Hình 2.11: Các vịng trịn cấ u Hình 3.1: Sơồkhố hình ệ n tửnguyên đitốđấ t hiế m trình ổ đo ph Hình 4.1: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ với tỉlệ 5:5:90:0:2 Hình 4.2: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ với tỉlệ 5:5:90:0,5:1,5 Hình 4.3: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ với tỉlệ5:5:90:1,5:0,5 Hình 4.4: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ với tỉlệ 5:5:90:2:0 Hình 4.5: So sánh phổphát quang củ a mẫ u Hình 4.6: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u : BaO.SiO2.B2O3:Dy3+ theo tỉlệ1:1:0,15:0,01 Hình 4.7: Phổphát quang mẫ u vậ t liệ u : CaO.SiO2.B2O3:Dy3+ theo tỉlệ1:1:0,15:0,01 Hình 4.8: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u ZnO.SiO2.B2O3:Dy3+ theo tỉlệ1:1:0,15:0,01 Hình 4.9: Phổphát quang củ a mẫ u vậ t liệ u SrO.SiO2.B2O3:Dy3+ Hình 4.10: So sánh phổphát quang mẫ u SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 DANH MỤC BẢNG Bả ng 4.1: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Mn2+ mẫ u1 Bả ng 4.2: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ Mn2+ mẫ u2 Bả ng 4.3: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ Mn2+ mẫ u3 Bả ng 4.4: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ mẫ u4 Bả ng 4.5: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ mẫ u1 Bả ng 4.6: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ mẫ u2 Bả ng 4.7: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh phổphát đ xạcủa Dy3+ mẫ u4 SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vài thậ p niên gầ n khoa họ c đèn đây, ệ u vât phátli quang ợc ứng dụngvà rộng rãi ời sốngđtừnhững ứng dụng LED ế n cho lĩnh ực ệ đ n tử v , truyề n ực chiế u lĩnh sáng v nhƣ ỳ nh quang, đèn thơng, ức xạ … đo Vì ậ y việ bv c tìm vậ t liệ u phát quang phù hợp với mục đích ứng dụ ng cụthểlà vấ n ềđ đƣ ợc nhà khoa học nhóm nghiên cứu tồn thếgiới quan tâm Đãừlâu tsựphát quang củ a ion Dy3+ ợcđƣ nghiên cứu rấ t nhiề u với vậ t liệ u nề n khác Việ c pha tạ p ion vậ t liệ u nề n thủy tinhợc rấ t nhiề u tácđƣ giảquan tâm Với ề uđi kiệ n hiệ n có củ a trƣ ngạ i Họ Đc Sƣ m Ph Đà ẵ ng tơi N muố n tìm hiể u phổphát quang ion Dy3+ ờng tinh trƣ thểvà khả o ion Mn2+ mộ t vậ t liệ u nề n Từđó quang ion Dy3+ nề n silicat ểtừđó đ sát ặ c trƣng đủ a ion Dy3+cvà xác ị nh nồ ng độcủ đ a ion Dy3+ ion Mn2+ thích hợp ểcó đ ờng cƣ ộphát đ quang tố t nhấ t.ồngĐ thời tơi ốncũng tìm hiể u phổ mu phát soựphát sánh quang củ s a Dy3+ hai nề n vậ t liệ u khác Chính lí trên,tơi chọn ềtài đ :´Kh̫o sát ph͝phát quang cͯa nhóm v̵ t li͏ u phát quang BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ MO.SiO2.B2O3:Dy3+ vͣi M %D&D6U=Q´ Mục đích, đối tƣợng, nhiệm vụ, phƣơng pháp nghiên cứu, cấu trúc nội dung đề tài 2.1 MͭFÿtFKQJKLrQF ͱu cͯDÿ ͉tài - Khả o sát phổphát quang vậ t liệ u BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ với tỉlệ Dy3+,Mn2+ khác - Khả o sát phổ phát quang nhóm vậ t liệ u MO.SiO2.B2O3:Dy3+ với M Ba,Ca,Sr,Zn 2.2 Ĉ͙ LW˱ ͫng nghiên cͱu - Các mẫ u vậ t liệ u nề n thủy tinh Borate pha tạ p ion Mn2+ với Dy3+ SVTH: LÊ TH͒THU THÚY đƣ Trang hu GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P - Các mẫ u vậ t liệ u nề n silicat pha tạ p ion Dy3+ 2.3 Nhi͏ m vͭnghiên cͱu - Thu thậ p tài liệ u tổ ng hợp kiế n thức vềlí thuyế t phát quang, vậ t liệ u phát quang thủy tinh Borate, silicat - Xác ị nh đ phƣơngy trình pháp chếtạ o vậ t liệ u.qu - Tìm hiể u cấ u tạ o, nguyên lí hoạ t ộng, đ cách sửdụng thiế t bịdùng cho việ c chế tạ o mẫ u, máy phân tích quang phổ - Tìm hiể u khảnăng ứng dụ ng vậ t liệ u - Thu phổphát quang vậ t liệ u nề n silicat nề n thủy tinh Borat - Xửlí sốliệ u thực nghiệ m rút kế t luậ n 2.4 3K˱˯QJSKiSQJKLrQF ͱu - Chếtạ o mẫ u vậ t liệ u bằ ng phƣơng ả n ứng pháp pha rắ n ph - Đo ổph huỳ nh quang hệđo ỳ nh hu quang QE 65000 - Sửdụng phầ n mề m origin ểxửlí sốliệ đ u 2.5 C̭ u trúc n͡ i dung cͯDÿ ͉tài - Phầ n mởđầ u: Giới thiệ u chung vềkhóa luậ n - Phầ n nội dung: Gồm chƣơng + Chƣơng ổ ng quan 1: lí thuyế Tt vềhiệ n ợ tƣ ng phát quang + Chƣơng :Tổng quan2vềmột sốnguyên tố, hợp chấ t ion kim loạ i chuyể n tiế p + Chƣơng ếtạ o mẫ 3: u nghiên Ch cứu thực nghiệ m + Chƣơng ế t quảvà 4: thả o luậ Kn - Phầ n kế t luậ n SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT VỀ HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG 1.1 Tổng quan tƣợng phát quang 1.1.1 Hi͏ QW˱ ͫng phát quang Sựphát quang ng phát ánh sáng rấ t phổbiế n tựnhiên Phát quang tên gọi chung củ a hiệ n ợ tƣ ng phát ánh sáng chấ t sau hấ p thụnăng ợng bên lƣ Khi kích thích xạnào đóộ t số vậ t liệ u thìm sốnăng ợng củ lƣ a có thểđƣ ợc hấ p thụvà tái phát xạdƣ ới ng Bƣ ớc sóng củ a ánh sángặ cphát trƣng ậ tquang liệ u cho phát quang, đ v hồn tồn khơng phụthuộc vào xạchiế u lên đề u photon ớc sóng có bƣ dài ốcácĐa nghiêns cứu vềhiệ n ợ tƣ ng phát quang quan ế n bứ tâm c xạtrong đ vùng khảkiế n, bên cạ nh ộ t sốhiệ n có tƣ ợng m xạcó ớcbƣ sóng thuộc vùng hồ ng ngoạ i tửngoạ i Có nhiề u nguồn xạkích quang tác dụ ng thích khác nhau, sựphát nhƣ qu photon ệ ánh n phát quang sáng, sựphát quang tác dụ ng củ a ợng lƣ ệ n,đi phát quang tia âm cực dùng tia âm cực hoặ c chùm electron có lƣ ợngủlớ đ n ểgây đ sựphát quang, nế u sựphát sáng chỉkéo ngừng kích dài ợc 10-8 giây đƣ sau thích ợc gọ i sựphát huỳ nh đƣquang ậ y, sựphát Nhƣ huỳ nhvquang dừng lạ i hẳ n sau lấ y nguồn kích thích Nế u sau lấ y nguồ n kích thích mà phát sáng kéo dài tiế p tụ c (hàng giây, hàng phút, hàng giờ) gọi hiệ n ợ tƣ ng phát lân quang Mộtị nh đ nghĩa ềhiệ nkhác ợ tƣ ng phát v phát quang xạcòn ố dƣ i với bứ đ c xạnhiệ t dài khoả ng thời gian 10-10 (s) hoặ c lớn quang màệ ntheo ợ tƣ ng ờng hợp bứ trƣ c xạcòn dƣ kéo Vavi hơn” 1.1.2 V̵ t li͏ u phát quang Trong tựnhiên nhân tạ o có nhiề u chấ t có khảnăng ấ p thụ hnăng ợng từ lƣ bên dùng ợng hấ p thụnăng ấ y ểđ đƣa lƣcác ử, nguyên phân tửcủa t lên trạ ng thái kích thích Từtrạ ng thái kích thích phân tử, nguyên tửchuyể n vềtrạ ng SVTH: LÊ TH͒THU THÚY thái Trang c GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P bả n xạánh sáng Các chấ t có khảnăng ế n bi ng (quang ệ n năng, năng, ệ t năng…) nhi ợng kháclƣ thành ợc gọ iquang chấ t phát quang Vậ t liệ u phát quang hệgồm có mạ ng chủvà tâm kích hoạ t ( tâm có thểlà kích hoạ t hay ồng kích hoạ t).đQ trình phát quang hệxả y kích thích có thểđƣ ợc hấ p thụbởi tâm kích hoạ t, trình truyề n ion khác đơn nhƣ ức xạ sau: tâm ợc nâng lên tớ đƣ i trạ ng thái kích thích từtrạ ng thái chúng quay trởvềtrạ ng xạ Hoặ c ợ đƣ c hấ p thụbởi đƣ thái ả n ồng đcơ thời phát b xạ y haycác mạ ng chủ ion xả y ratăng nh ợngế nlƣ ion đ kích hoạ t kích thích ion xạquang học Hiệ n nay, vậ t liệ u phát quang có hiệ u suấ t phát quang lớn phố t tinh thể ợc sử đƣ dụng rộ ng rãi Đây ững chấ t nh vô hợp ng t rắ n ( có thểlàệ n mơi đihoặ c chấ t bán dẫ n) có khuyế t tậ t mạ ng tinh thể Cấ u tạ o phốt tinh thểthƣ ờng gồ m phầ n: + Chấ t nề n chấ t thƣ ờng hợp chấ t sunphua kim loạ i nhóm 2, oxit kim loạ i, hợp aluminate… + Chấ t kích hoạ t thƣ ng kim loạ i Ag, Cu, Mn… ốđ ấ t hiế mcác RE(rare earth) họlantan, ờng có nồ thƣ ngộrấ đ t nhỏso với chấ t nề n nhƣng i quyế t l đị nh tính chấ t phát quang, sốlƣ ợng chấ t kích hoạ t có thểlà một, hai hoặ c nhiề u Phổphát quang củ a phố t tinh thểchủyế u chấ t kích hoạ t quyế tị nhđ thƣ ờng dả i phổhẹ p thuộc vùng khảkiể n hay hồ ng ngoạ i 1.1.3 Phân lo̩i hi͏ QW˱ ͫng phát quang 1.1.3.1 Phân lo̩i theo tính ch̭Wÿ ͡ng h͕c cͯa nhͷng trình x̫y ch̭ t phát quang Có thểchia làm hai loạ i - Phát quang tâm bấ t liên tục: Là loạ i phát quang mà trình diễ n biế n từkhi hấ p thụnăng ợng lƣ ế n đ xạđề u xả y mộ t tâm nhấ tị nh đ Tâm có thểlà phân tử, tậ p hợp phân tửhay ion Những trình xả y tâm bấ t liên tục hoànộ c lậ toàn p với nhau.đ Sựtƣơngữa tác tâmgi liên tụ c nhƣ ả nh ởng hƣ môi ờngtrƣ bênối với chúng đ SVTH: LÊ TH͒THU THÚY nói chung ể Đặ c Trang 10 n GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P khoa học ị ađ chấ t, trữlƣ ợngấ t hiế đm ởnƣ ớc ta khoả ng 10 triệ u tấ n, phân bốrả i rác ởcác mỏquặ ng vùng Tây Bắ c ng cát Có lý gọi đen ốdọc theophân ven biể n btỉ nh miề n Trung ấ t hiế m: đ + Rấ t khó chiế t tách từđấ t (chiế t hóa học) + Nó khơng tồ n tạ i nhiề u thiên nhiên Trên toàn cầ u sựdồi 106 lầ n so với nguyên tốphổbiế n silic Mặ c dù sựkhan hiế m rấ t khó chiế t tách nhƣng ấ t hiế m lạ i có đ giá trịrấ t cao tính chấ tặ cđ trƣng ột khơng có hai củ m a nó: + Sửdụ ng nhƣ ậ t liệ u phát quang v ứng dụng + Dùng chếtạ o đèn quang ệ n catotế n truyề n hình + Dùng làm xúc tác cơng nghệlọ c hóa dầ u xửlý môi ờng máy vô trƣ + Dùng làm vậ t liệ u siêu dẫ n + Dùng ểchếtạ o đ nam ửu châm cho vĩnh cácệ n máy c phát + Dùng ểchếtạ ođcác nam châm máy từ 2.3.1 Lý thuy͇ t v͉nguyên t͙ÿ ̭t hi͇ m Dyspori (Dy) Nguyên tốDy nằ m ởvịtrí 66 bả ng hệthống tuầ n hoàn Mendeleev Dy kim loạ iấ tđ hiế m, có màu bạ c sáng hay xám bạ c kim loạ i Cấ u hình ệ n tử: 1sđi 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f9 5s2 5p6 5d1 6s2 SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 25 h KHĨA LU̴N T͘T NGHI͎P GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 Hình 2.11 Các vòng tròn c̭XKuQKÿL ͏ n t͵nguyên t͙ÿ ̭t hi͇ m Khối ợng lƣ nguyên tử: 162,500 đvC Nhiệ tộnóng đ chả y:14070C Nhiệ tộsôi: đ 25620C 2.3.2 Lý thuy͇ t v͉ion Dy3+ Cấ u hình ệ n tửcủ ađi ion Dy3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f9 5s2 5p6 Phổbức xạcủa ion Dy3+ dị ch chuyể n 4F9/2 về6Hj với quyế tị nh đChiế m j= 5/2, ƣu ếlà hai th dị ch chuyể n 4F9/2 về6H15/2 (ứng với cực iđ xạbƣ ớc sóng khoả ng 484nm) 4F9/2 về6H13/2 ( ứng với cực iđ xạởbƣ ớc sóng khoả ng 575nm) đƣ ợc trình bày giả n ồđ Dieke Tổhợp hai xạtrên cho ta xạcó màu trắ ng vàng Đây i tâm phát i nhiề lo quang u ứng dụng thự đem c tế l SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 26 7/ GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P CHƢƠNG 3: CHẾ TẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Chế tạo mẫu -Các mẫ u vậ t liệ u ợ đƣ c chếtạ o bằ ng nghiệ m trƣ ờngạ i Họ Đc phƣơng ả n ứng pháp pha rắ n tạ iph phịng thí Sƣ m-ĐHĐN Ph - Quy trình chếtạ o mẫ u %˱ ͣc 1: Chuẩ n bịcác hóa chấ t Ba(NO3)2, Al2O3, H3BO3, SiO2, CaCO3, SrCO3, Zn(CH3COO)2.2H2O, MnCO3 ,Dy2O3 %˱ ͣc 2: Chuẩ n bịkhuôn -Khuôn chén sứđã ợcđƣ rửa sạ ch sấ y khô bằ ng tửsấ y ởnhiệ t ộkhoả đ ng 500C %˱ ͣc 3: Cân nghiề n hóa chấ t -Hóa chấ t ợ đƣ c cân theo tỉlệđã tính ằ ng cân ệ b n tửvới ộchính đ xác 0,001 gam Tổ ng khố i ợng lƣ hóa chấ t củ a mẫ u 3gam -Hóa chấ t sau cân ợc cho vào xong cối xứđ ểthì trộn nghiề đƣ nề uđtrong thời gian khoả ng tiế ng %˱ ͣc 4: Sấ y hóa chấ t -Hóa chấ t sauợc nghiề n đƣ ợc cho đƣ vào khuôn sấ y khô bằ ng tủsấ yở nhiệ tộkhoả đ ng 500C %˱ ͣc 5: Chếtạ o mẫ u -Hóa chấ t sauợc sấ y khơ đƣ đƣ ợc cho vào lị nung ởnhiệ t ộthích đ hợp giờ, rồ i ểnguộ đ i tựnhiên vài %˱ ͣc 6: Xửlí mẫ u - Có loạ i: +Mộ t sốmẫ u sau ợc làm nguộ đƣ i sẽđƣ ợc ợcđƣ mài phẳ ng +Mộ t sốmẫ u mài ểtách mẫ đu khỏ i khuôn, sau ợc đƣ đánhểđo bóng ổ.ph đ sauợc làm nguộiđƣ sẽđƣ ợc lấ y khỏi cố iểnghiề đ n nát rồ i đo ổ SVTH: LÊ TH͒THU THÚY khuôn sau ph Trang 27 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHĨA LU̴N T͘T NGHI͎P 3.2 Các mẫu chế tạo Mẫ u vậ t liệ u Tỉlệ Đi ề u kiệ n nung BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ : 5: 90 : 1,5 : 0,5 13000C BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ : 5: 90 : 0,5 : 1,5 13000C BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ 13000C : : 90 : 2:0 BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+ : : 90 : : 13000C BaO.SiO2.B2O3:Dy3+ : : 0,15 : 0,01 12000C CaO.SiO2.B2O3:Dy3+ : : 0,15 : 0,01 12000C ZnO.SiO2.B2O3:Dy3+ : : 0,15 : 0,01 12000C SrO.SiO2.B2O3:Dy3+ : : 0,15 : 0,01 12000C 3.3 Phƣơng pháp đo Phép ổ đo huỳ nh phquang ợc tiế n đƣ hành ệ đo đo ỳ nh hu quang QEh65000 tạ i trƣ ờngạ i Họ Đc Sƣ m- ĐHĐN Ph với đèn kíchvới thích bƣ c sóng kích thích LED 365nm Mẫ u SVTH: LÊ TH͒THU THÚY QE 65000 Hiể n thịkế t máy tính Trang 28 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHĨA LU̴N T͘T NGHI͎P Hình 3.1 6˯ÿ ͛kh͙LTXiWUuQKÿRSK ͝ CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết 4.1.1 K͇ t qu̫ÿRSK ͝huǤ nh quang cͯa nhóm v̵t li͏ u BaO.Al2O3.B2O3:Dy3+,Mn2+các t͑l͏Dy3+ Mn2+ WKD\ÿ ͝i Ȝ Ex=410nm) * M̳ u 1: 4500 0Dy 2Mn 4000 (1) 3500 cuong do(a.u) 3000 2500 2000 1500 1000 500 500 550 600 650 700 750 buoc song(nm) Hình 4.1 Ph͝phát quang cͯ a m̳u v̵t li͏ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ vͣi t͑l͏5:5:90:0:2 (1): Đỉ nh phổứng với bƣ c sóng 610 ứng vớ nm i dị ch tƣơng chuyể n từ4T1g về6A1g củ a ion Mn2+ B̫ ng 4.1 1ăQJO˱ ͫng (cm-1 FiFÿ ͑ nh ph͝phát x̩cͯ a Mn2+ m̳u STT Dị ch chuyể n mức E(cm-1) Lamda(nm) 16393 610 ợng lƣ T1g(G) → 6A1g(S) * M̳u 2: SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 29 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P 0,5Dy 1,5Mn 4000 cuong do(a.u) (2) (3) (1) 2000 500 600 700 buoc song(nm) Hình 4.2 Ph͝phát quang cͯ a m̳ u v̵t li͏ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ vͣi t͑l͏5:5:90:0,5:1,5 (1): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 480nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H15/2 củ a ion Dy3+ (2): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 575nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H13/2 củ a ion Dy3+ (3): Đỉ nh phổứng với bƣ c sóng 610nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4T1g về6A1g củ a ion Mn2+ B̫ ng 4.2 1ăQJO˱ ͫng (cm-1 FiFÿ ͑ nh ph͝phát x̩cͯ a Dy3+ Mn2+ m̳u STT Dị ch chuyể n mức năngE(cm-1) Lamda(nm) lƣ ợng F9/2 → F9/2 H15/2 20833 480 H13/2 17391 575 T1g(G) →6A1g(S) 16393 610 → * M̳ u 3: SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 30 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P 1,5Dy 0,5Mn cuong do(a.u) 3000 (1) 2000 (2) (3) 1000 500 600 700 buoc song(nm) Hình 4.3 Ph͝phát quang cͯ a m̳u v̵t li͏ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ vͣi t͑l͏5:5:90:1,5:0,5 (1): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 479nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H15/2 củ a ion Dy3+ (2): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 575nm ứng với dị tƣơng ch chuyể n từ4F9/2 H13/2 ion Dy3+ (3): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 610nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4T1g về6A1g củ a ion Mn2+ B̫ ng 4.3 1ăQJO˱ ͫng (cm-1 FiFÿ ͑ nh ph͝phát x̩cͯ a Dy3+ Mn2+ m̳u STT E(cm-1) Lamda(nm) 20876 479 H13/2 17361 576 16339 612 Dị ch chuyể n mức ợng lƣ 4 F9/2 → F9/2 → T1g(G) → H15/2 A1g(S) * M̳ u 4: SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 31 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P 2Dy (1) (2) cuong do(a.u) 2000 1000 500 600 700 buoc song(nm) Hình 4.4 Ph͝phát quang cͯ a m̳u v̵t li͏ u BaO.Al2O3.B2O3: Dy3+,Mn2+ vͣi t͑l͏ 5:5:90:2:0 (1): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 477nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H15/2 củ a ion Dy3+ (2): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 574nm ứng với dị tƣơng ch chuyể n từ 4F9/2 H13/2 ion Dy3+ B̫ng 4.4 1ăQJO˱ ͫng (cm-1 FiFÿ ͑ nh ph͝phát x̩cͯa Dy3+ m̳ u4 STT E(cm-1) Lamda(nm) H15/2 20969 477 H13/2 17422 574 Dị ch chuyể n mức ợng lƣ F9/2 → → F9/2 6 *So sánh phổ phát quang nhóm vật liệu trên: SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 32 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P 2Mn 0,5Dy.1,5Mn 1,5Dy.0,5Mn 2Dy Cuong do(a.u) 3000 2000 1000 500 600 700 Buoc song(nm) Hình 4.5 So sánh ph͝phát quang cͯ a m̳ u * Nh̵n xét: - Tỉlệtƣơng ối vềthành đ phầ n Dy:Mn ả nh ởng hƣế n phổ đ phát quang nhóm vậ t liệ u Ba(NO3)2.Al2O3.H3BO3.Dy2O3.MnCO3 : +Vịtrí ỉ nh phổ: đThay ổi không đ ể x Dy3+: xuấ t hiệ n đáng k ỉ nh phổ đ ởbƣ ớc sóng khoả ng 480nm 575nm, ứng với chuyể n dời từ4F9/2 → 6H15/2 từ4F9/2 → 6H13/2 x Mn2+: xuấ t hiệ n đám ổrộ ng vớ ph i bƣ c sóng khoả ng 610nm ứng với chuyể n dời từ4T1g(G)6A1g →(S) + Cƣ ờngộcác đ ỉ nh phổ đ: x Đỉ nh 610nm Mn2+: cƣ ngộđ đ ỉ nh x Hai ỉ nh 480nm đ 580nm củ a Dy3+: đ ỉ nh tăng ầ n tăng ầ n dồng tăng ộMn đ2+ từn 0-2% khiồng tăng ộcủ đ a Dy3+n từ0-2% cƣ ờngộ đ d 4.1.2 Phổ phát quang nhóm vật liệu M.SiO2.B2O3:Dy3+ theo tỉ lệ 1:1:0,15:0,01 với M khác ( λEx = 410nm) SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 33 GVHD: Th.S NGUY͌1%È9lj&+Ë1 KHÓA LU̴N T͘T NGHI͎P * M̳ u 1: BaO.SiO2.B2O3:Dy3+theo t͑l͏1:1:0,15:0,01 (1) BaO (2) cuong do(a.u) 1200 600 (3) 540 630 720 buoc song(nm) Hình 4.6 Ph͝phát quang cͯa m̳u v̵ t li͏ u : BaO.SiO2.B2O3:Dy3+ theo t͑l͏1:1:0,15:0,01 (1): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 482nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H15/2 củ a ion Dy3+ (2): ỉ nh phổ Đứng với bƣ c sóng 575nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H13/2 củ a ion Dy3+ (3):ỉ nh Đ phổứng với bƣ c sóng 670nm ứng với dị ch tƣơng chuyể n từ4F9/2 về6H11/2 củ a ion Dy3+ B̫ ng 4.5 1ăQJO˱ ͫng (cm-1 FiFÿ ͑ nh ph͝phát x̩cͯa Dy3+ m̳u STT mức E(cm-1) Lamda(nm) 20747 482 H13/2 17391 575 H11/2 14925 670 Dị ch chuyể n ợng F9/2 → 4 F9/2 → F9/2 → 6 H15/2 lƣ * M̳ u 2: CaO.SiO2.B2O3:Dy3+theo t͑l͏1:1:0,15:0,01 SVTH: LÊ TH͒THU THÚY Trang 34 ... 2.1 M? ?FÿtFKQJKLrQF ͱu cͯDÿ ͉tài - Khả o sát ph? ?phát quang vậ t liệ u BaO. Al2O3.B2O3 :Dy3+ ,Mn2+ với tỉlệ Dy3+ ,Mn2+ khác - Khả o sát phổ phát quang nh? ?m vậ t liệ u MO. SiO2.B2O3 :Dy3+ với M Ba, Ca, Sr, Zn. .. Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh ph? ?phát đ x? ?của Mn2+ m? ?? u1 Bả ng 4.2: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh ph? ?phát đ x? ?của Dy3+ Mn2+ m? ?? u2 Bả ng 4.3: Năng ợng lƣ (cm-1) ỉ nh ph? ?phát đ x? ?của Dy3+ Mn2+ m? ?? u3 Bả ng 4.4:... BaO. Al2O3.B2O3: Dy3+ ,Mn2+ với tỉlệ 5:5:90:0:2 Hình 4.2: Ph? ?phát quang củ a m? ?? u vậ t liệ u BaO. Al2O3.B2O3: Dy3+ ,Mn2+ với tỉlệ 5:5:90:0,5:1,5 Hình 4.3: Ph? ?phát quang củ a m? ?? u vậ t liệ u BaO. Al2O3.B2O3: Dy3+ ,Mn2+