mụi nước
Vật liệu NaYF4:Er3+,Yb3+ được chế tạo bằng phương phỏp thuỷ nhiệt (hydrothermal) như mụ tả ở mục 2.1. Hai dung mụi được sử dụng là nước và hỗn hợp nước với dietylen glycol (DEG). Quỏ trỡnh chế tạo vật liệu bằng phương phỏp thuỷ nhiệt được được thực hiện trong một hệ kớn (nồi hấp bằng Teflon – autoclave) đặt trong hệ ổn nhiệt bằng tủ sấy. Nhiệt độ duy trỡ phản ứng cũng được khống chế ở 200oC trong 1 - 24 giờ. Giản đồ nhiễu xạ tia X và ảnh hiển vi điện tử quột (SEM) được sử dụng để nghiờn cứu cấu trỳc và hỡnh thỏi học của vật liệu tổng hợp được.
Hỡnh 3.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu NaYF4 :Er3+,Yb3+ với dung mụi là H2O với tỷ lệ NaF3/M(NO3)3=4/1
Hỡnh 3.1 trỡnh bày giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu được tổng hợp trong mụi trường nước. Khi tỉ lệ NaF/Y3+=4/1 sau khi trộn lẫn dung dịch NaF với dung dịch của cỏc muối nitrat, kết tủa xuất hiện chứa đồng thời hai pha β-NaYF4 và YF3 (hỡnh 3.1), cỏc đỉnh nhiễu xạ của mẫu phự hợp với thẻ chuẩn 16-0334 của β-NaYF4 và 32-
35
1431 của YF3. Giản đồ nhiễu xạ tia X (hỡnh 3.1) cho thấy xuất hiện pha β-NaYF4 tuy nhiờn bờn cạnh đú vẫn cũn sự tồn tại của YF3 do phản ứng cạnh tranh.
Quỏ trỡnh phản ứng ở đõy cú thể xảy ra theo 2 hướng sau: 3NaF + Y(NO3)3 → YF3↓ + 3NaNO3 (1)
4NaF + Y(NO3)3 → NaYF4 + 3NaNO3 (2)
Để tăng khả năng hỡnh thành tinh thể NaYF4 (theo phản ứng (2)) cần dựng dư lượng NaF trong hệ phản ứng ban đầu theo tỷ lệ NaF/M(NO3)3 khỏc nhau. Hỡnh 3.2 trỡnh bày cỏc giản đồ nhiễu xạ tia X của cỏc mẫu được tổng hợp trong dung mụi nước với tỷ lệ NaF/M(NO3)3 thay đổi.
36
37
Hỡnh 3.2 : Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu NaYF4
:Er3+,Yb3+ trong dung mụi nước (a) thủy nhiệt 4h, NaF/M(NO3)3=5/1 ; (b) thủy nhiệt 4h, NaF/M(NO3)3=6/1 ; (c) thủy nhiệt 4h, NaF/M(NO3)3=8/1 ; (d) thủy nhiệt
4h, NaF/M(NO3)3=10/1 ; (e) thủy nhiệt 4h, NaF/M(NO3)3=12/1
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X của cỏc mẫu (hỡnh 3.2) ta nhận thấy rằng : khi tăng tỷ lệ NaF/M(NO3)3=5/1 sản phẩm nhận được là tinh thể α và β-NaYF4 :Er3+,Yb3+, trong đú pha α trội hơn pha β nhưng khụng cũn lẫn YF3 (hỡnh 3.2a). Với tỷ lệ
38
NaF/M(NO3)3=6/1 (hỡnh 3.2b) và NaF/M(NO3)3=8/1 (hỡnh 3.2c) thỡ ta thấy xuất hiện đồng thời cả 2 pha α và β-NaYF4 :Er3+,Yb3+ với tỷ lệ gần bằng nhau. Chỳng tụi tiếp tục tăng tỷ lệ NaF/M(NO3)3=10/1 (hỡnh 3.2d) và NaF/M(NO3)3=12/1 (hỡnh 3.2e) ta thấy xuất hiện hoàn toàn pha β-NaYF4 :Er3+,Yb3+. Như vậy, trong quỏ trỡnh chế tạo vật liệu NaYF4 :Er3+,Yb3+ thỡ tỷ lệ NaF/M(NO3)3 cú ảnh hưởng trực tiếp đến sự hỡnh thành đơn pha tinh thể của NaYF4.
Hỡnh thỏi học của vật liệu được phõn tớch hiển vi quột (SEM) trờn mỏy Hitachi S-4800 tại Viện Khoa học Vật liệu. Hỡnh 3.3 trỡnh bày ảnh SEM của vật liệu
NaYF4 :Er3+,Yb3+ với dung mụi nước, với tỷ lệ NaF/M(NO3)3 khỏc nhau.
Hỡnh 3.3 trỡnh bày ảnh SEM của vật liệu NaYF4 :Er3+,Yb3+ trong dung mụi nước với tỷ lệ NaF/M(NO3)3 khỏc nhau.
Kết quả trờn cho thấy ảnh SEM của mẫu NaY/M(NO3)3=5/1 ở 200oC trong 4h (hỡnh 3.3a) xuất hiện đồng thời cả thanh và hat. Thanh dài khoảng 3,5 àm, rộng khoảng 0,5 àm ; hạt cú đường kớnh khoảng 2 àm. Với NaY/M(NO3)3=10/1 ở 200oC trong 4h thấy cú dạng thanh ngắn khụng đều nhau dài khoảng 1,5-2 àm, rộng khoảng 0,25 àm (hỡnh 3.3b) cũn mẫu NaY/M(NO3)3=10/1 ở 200oC nhưng trong 24h
39
(hỡnh 3.3d) cho thấy vật liệu nhận được cú dạng thanh ngắn với kớch thước khụng thật đồng đều: dài khoảng 1 àm, rộng khoảng 0,2-0,5 àm.