5. Điểm mới của đề tài
3.2.4. Tính chất quang của các dung dịch chấm lượng tử Carbon
Để so sánh sự hấp thụ và phát xạ của các dung dịch chấm lượng tử Carbon, tôi sử dụng phổ UV-vis và phổ phát xạ huỳnh quang PL ở bước sóng kích thích 340 nm, kết quả được trình bày dưới đây.
Hình 3.1. Phổ UV-vis (a) và phổ PL (b) của các CQD
Ở hình 3.1.a, nhận thấy hình dạng phổ UV-vis của dung dịch CQDs và W-MnCQD tương đối giống nhau, có vùng hấp thụ mạnh từ 200-250 nm, duy chỉ có dung dịch W-CuCQD xuất hiện đỉnh phổ hấp thụ rõ rệt nhất. Độ rộng vùng hấp thụ của các CQD tăng W-MnCQD<CQDs<W-CuCQD<W-FeCQD, có thể là do hằng số bền của phức tạo nên dung dịch chấm lượng tử Carbon đó. Cụ thể, phức càng bền thì hấp thụ càng mạnh (phức Fe-EDTA bền nhất 1025.1).
Với phổ PL, so sánh ta thấy cường độ phát xạ của FeCQD <MnCQD <CQDs< CuCQD. Đỉnh phát xạ của CQDs, MnCQD có giá trị giống nhau và bằng 410 nm, của CuCQD bằng 425 nm và FeCQD là 420 nm. Như vậy sự pha tạp kim loại khác nhau làm thay đổi khả năng phát xạ và màu phát xạ của chấm
31
lượng tử Carbon. Màu sắc phát xạ có sự dịch chuyển về phía bước sóng ngắn hơn.
Để tính toán hiệu suất lượng tử tương đối của các chấm lượng tử chúng tôi sử dụng quinine sulfate làm chất phát xạ huỳnh quang chuẩn với hiệu suất đã biết là 55% và vùng phát xạ xanh lục. Dung dịch CQDs nghiên cứu và dung dịch quinine sulfate trong H2SO4 (0.05 M) có độ hấp thụ ở 365 nm nhỏ (dưới 0.2) được đo phổ huỳnh quang với các điều kiện hoàn toàn giống nhau. Hiệu suất lượng tử của mẫu nghiên cứu sau đó được xác định dựa trên tỷ số giữa diện tích phổ phát xạ của mẫu nghiên cứu và của dung dịch quinine sulfate chuẩn. Kết quả tính toán được thống kê trong bảng sau:
Bảng 3.2. Hiệu suất lượng tử của CQDs và W-MCQD
Tên mẫu CQDs W-CuCQD W-FeCQD W-MnCQD
Hiệu suất lượng tử 32.077 47.718 24.751 45.378
Có thể thấy kim loại và phương thức pha tạp kim loại có ảnh hưởng lớn tới sự phát xạ của chấm lượng tử Carbon sản phẩm.
Sự có mặt của Mn+làm thay đổi cấu trúc điện tử và tính chất quang của chấm lượng tử Carbon tổng hợp từ EDTA. Điều này có thể được giải thích bởi trong cấu trúc của Mn+ có chứa các AO trống có khả năng tạo phức với CQDs làm thay đổi cấu trúc điện tử của nó, hoặc cũng có thể các AO trống này góp phần hình thành nhiều cặp điện tử lỗ trống hơn trong quá trình tái hợp phát xạ do đó làm thay đổi cường độ và màu sắc phát xạ của chấm lượng tử Carbon.
32
KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của dị tố kim loại và quá trình làm sạch tới sự hình thành, cấu trúc điện tử và tính chất quang của CQDs những kết quả sau đây có thể rút ra:
1. Quá trình tinh chế M-CQD cho hiệu suất phát quang tốt hơn CQD tổng hợp từ EDTA (trừ W-FeCQD), phát quang tốt nhất là W-CuCQD.
2. Các dung dịch W-MCQD cho cường độ phát xạ tốt nhất ở bước sóng kích thích 340 nm và độ rộng phát xạ từ 375-600 nm.
33
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Quang Liêm (2011), Chấm lượng tử bán dẫn CdSe, CdTe, InP và CuInS2: chế tạo, tính chất quang và ứng dụng, sách chuyên khảo Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.
[2] Lâm Ngọc Thiềm, Phạm Văn Nhiêu, Lê Kim Long (2007), Cơ sở hóa học lượng tử, NXB Khoa học và kĩ thuật Hà Nội.
[3] Nguyễn Quốc Khánh (2012), “Chế tạo và khảo sát tính chất quang của hệ tổ hợp nano CdSe/PMMA”, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Công nghệ.
Tiếng anh
[4] Zhi Yang, Zhaohui Li, Minghan Xu, Yujie Ma, Jing Zhang, Yanjie Su, Feng Gao, Hao Wei and Liying Zhang (2013), “Controllable Synthesis of Fluorescent Carbon Dots and Their Detection Application as Nanoprobes”, Nano-Micro Lett.
[5] Haitao Li, Zhenhui Kang, Yang Liu, and Shuit-Tong Lee (2012), “Carbon nanodots: synthesis, properties and applications” J. Mater.
[6] Ms. SonaliPaikaray & Ms. Priyanka Moharana (2013) “A Simple Hydrothermal Synthesis of Luminescent Carbon Quantum Dots from Different Molecular Precursors”, Master of Science in National Institute of Technology, Rourkela.
[7] Youfu Wang and Aiguo Hu (2014), “Carbon quantum dots: synthesis, properties and applications”,J. Mater. Chem.
[8] Hui Ding, Shang-Bo Yu, Ji-Shi Wei, and Huan-Ming Xiong (2015), “Full-Color Light-Emitting Carbon Dots with a Surface-State-Controlled LuminescenceMechanism”, ACS Nano.
34
[9] Weidong Zhou, James J. Coleman(2016), “Semiconductor quantum dots”, United States
Trang web tham khảo
1, http://newatlas.com/quantum-dot-solar-cells/32478/ 2, https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_quantum_dots