5. Điểm mới của đề tài
3.2.3. Hiệu suất phát xạ lượng tử (QY)
Để so sánh khả năng phát quang của các chấm lượng tử được tổng hợp từ các nguyên liệu khác nhau, chúng tôi đã xác định hiệu suất lượng tử của chúng. Hiệu suất phát xạ lượng tử của chấm lượng tử carbon được tổng hợp sử dụng quinine sulfate (QY=55% trong H2SO4 0,05M ) làm tiêu chuẩn dựa vào công thức sau:
2 2 R R R R A I I A = ´ ´ ´
Trong đó: R là hiệu suất lượng tử của chất so sánh, trong trường hợp
này là quinine sulfate với R = 55%; I A, lần lượt là tích phân phổ phát xạ và độ hấp thụ ở bước sóng kích thích (355 nm), R là ký hiệu cho quinine sunphat, , R là chiết suất của môi trường nghiên của mẫu nghiên cứu và dung dịch chuẩn, trong trường hợp này đều là nước và đều bằng 1,33. Kết quả tính toán hiệu suất phát quang được trình bày trên bảng 3.1. Qua bảng dưới ta có thể nhận thấy CQDs được tổng hợp từ đỗ xanh có H3PO4 bằng phương pháp thủy nhiệt có hiệu suất lượng tử cao nhất (14,99%). Giá trị này thấp hơn so với CQDs tổng hợp từ hỗn hợp acid và amine hữu cơ (40 – 80%). Ngoài ra, ta thấy khi có xúc tác acid thì hiệu suất phát xạ của CQDs tăng lên.
30
Bảng 3.1. Hiệu suất phát xạ lượng tử của chấm lượng tử carbon
Mẫu QY (%) Đường saccharose Thủy nhiệt 13.37 + H3PO4 thủy nhiệt 13.76 Nhiệt vi sóng 13.5 + H3PO4 nhiệt vi sóng 14.41 Đỗ xanh Thủy nhiệt 14.11 + H3PO4 thủy nhiệt 14.99 Nhiệt vi sóng 12.46 + H3PO4 nhiệt vi sóng 12.56 Sữa Thủy nhiệt 14.64 + H3PO4 thủy nhiệt 12.55 Nhiệt vi sóng 13.07 + H3PO4 nhiệt vi sóng 13.8
31
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu ảnh hưởng của phosphoric acid đến sự chuyển hóa thực phẩm thành chấm lượng tử carbon, tôi đã rút ra được một số kết luận sau:
1. Tổng hợp thành công chấm lượng tử carbon từ một số thực phẩm (đỗ xanh, đường saccharose, sữa) bằng hai phương pháp khác nhau đó là phương pháp thủy nhiệt và phương pháp nhiệt vi sóng. Các phương pháp tổng hợp tương đối dễ thực hiện, thân thiện với môi trường.
2. So sánh cấu trúc hóa học của CQDs tổng hợp từ các nguồn nguyên liệu khác nhau, bằng hai phương pháp thủy nhiệt và nhiệt vi sóng cho thấy CQDs tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau cho kết quả tương đồng. Ảnh hưởng của H3PO4 đến cấu trúc hóa học bề mặt là không thực sự rõ ràng.
3. Đã nghiên cứu tính chất hấp thụ và phát xạ của CQDs tổng hợp được. Kết quả cho thấy hầu hết CQDs đều hấp thụ chủ yếu trong vùng UV với một đuôi hấp thụ với độ hấp thụ giảm dần trong vùng 400-500 nm. Phổ phát xạ huỳnh quang của CQDs tổng hợp bằng thủy nhiệt hay nhiệt vi sóng là tương tự nhau. Ảnh hưởng của H3PO4 đến tính chất quang của CQDs là có hiện tượng làm cho phổ phát xạ chuyển dịch sang vùng ánh sáng đỏ (sự dịch chuyển là không đáng kể).
4. Hiệu suất phát xạ của các CQDs tổng hợp được từ các nguồn thực phẩm khác nhau dao động trong khoảng 12-15%. Phosphoric acid làm tăng hiệu suất phát xạ của CQDs.
Các kết quả trình bày trong khóa luận này cho thấy CQDs có thể được tổng hợp tương đối dễ dàng, từ nguồn nguyên liệu thân thiện, tan tốt trong nước, có khả năng chuyển đổi tia UV thành ánh sáng nhìn thấy. Các tính chất này làm cho CQDs có tiềm năng ứng dụng tốt làm cảm biến huỳnh quang hay chuyển đổi quang học.
32
TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN TIẾNG VIỆT
[1] Hoàng Quang Bắc, Trần Thu Hương, Đinh Thị Châm. Nguyễn Thị Loan, Nguyễn Thị Quỳnh, Bùi Thị Huệ, Lê Thị Thùy Hương, Mai Xuân Dũng, Mai Văn Tuấn. Nghiên cứu tồng hợp hạt nano huỳnh quang carbon từ một số rau củ quả. Tạp chí Hóa học và Ứng dụng số 4/ 2017.
[9] Chu Việt Hà, Trần Anh Đức, Đỗ Thị Duyên, Vũ Thị Kim Liên, Trần Hồng Nhung – Trường Đại học Sư Phạm- Đại học Thái Nguyên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Ứng dụng đánh dấu sinh học của các chấm lượng tử bán dẫn.
[16] Mai Xuân Dũng, Nguyễn Văn Quang, Hoàng Quang Bắc, Trần Quang Thiện. Giáo trình Các phương pháp vật lí nghiên cứu vật liệu rắn.
PHẦN TIẾNG ANH
[2] Jonathan Melville. Optical properties of Quantum dots
[3] Azo quantum. The properties and applications of Quantum Dots.
[4] Mee Rahn Kim and Dongling Ma. Quantum-Dot-Based Solar Cells: Recent Advances, Strategies, and Challenges
[5] Xiao – ting Feng, FengZhang, Ya-lingWang, Xu-guang Liu, Yong- Zhen Yang, Hu- Sheng Jia, Bo Cui. The use of carbon quantum dots as fluorescent material in white LEDs .
[6] Haitao Li, Zhenhui Kang, Yang Liu, Shuit-Tong Lee. Carbon nanodots: Synthesis, properties and applications.
[7] Ron Hardman. A toxicologic review of quantum dots: Toxicity depends on physicochemical and enviromental factors.
[8] Mark Green. Semiconductor Quantum Dots as Biological Imaging Agents
33
[10] Zhi Yang Zhaohui Li, Minghan Xu, Yujie Ma, Jing Zhang, Yanjie Su, Feng Gao, Hao Wei, Liying Zhang. Controllable synthesis of Fluorescent Carbon dots and their detection application nanoprobes.
[11] Prathik Roy, Po-Cheng Chen, Arun Prakash Periasamy, Ya-Na Chen. Photoluminescent carbon nanodots: synthesis, physicochemical properties and analytical applications.
[12] Jia Zhang, Shu- HongYu. Carbon dots: Large- scale synthesis, sensing ang bioimaging.
[13] Shi Ying Lim, Wei Shen, Zhiqiang Gao. Carbon quantum dots and their applications.
[14] Youfu Wang, Aiguo Hu. Carbon quantum dots: synthesis, properties and applications.
[15] Prathik Roy, Po-Cheng Chen, Arun Prakash Periasamy, Ya-Na Chen. Photoluminescent carbon nanodots: synthesis, physicochemical properties and analytical applications.
[17] Bang – Ping Jiang, Bo Zhou, Xing – Can Shen, Yun- Xiang Yu, Shi- Chen Ji, Chang – Chunn Wen and Hong Liang. Selective probing of gaseous Ammonia using red- emitting carbon dots based on an interfacial response mechanism.
[18] Dan Wang, Lin Zhu, Christopher Mccleese, Clemens Burda, Jian- Feng Chen and Liming Dai. Fluorescent carbon dots from milk by microwave cooking.
34
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phổ hấp thụ UV- vis của CQDs tổng hợp từ đỗ xanh bằng
phương pháp thủy nhiệt và nhiệt vi sóng khi có và không có mặt của phosphoric acid.
a) Bằng thủy nhiệt. b) Bằng thủy nhiệt có mặt H3PO4. c) Bằng lò vi sóng. d) Bằng lò vi sóng có mặt H3PO4
35
Phụ lục 2: Phổ hấp thụ UV- vis của CQDs tổng hợp từ sữa bằng
phương pháp thủy nhiệt và nhiệt vi sóng khi có và không có mặt của phosphoric acid.
a) Bằng thủy nhiệt. b) Bằng thủy nhiệt có mặt H3PO4. c) Bằng lò vi sóng. d) Bằng lò vi sóng có mặt H3PO4
36
Phụ lục 3: Phổ phát xạ huỳnh quang PL của CQDs tổng hợp từ đỗ xanh
bằng phương pháp thủy nhiệt và nhiệt vi sóng khi có và không có mặt của phosphoric acid.
a) Bằng thủy nhiệt. b) Bằng thủy nhiệt có mặt H3PO4. c) Bằng lò vi sóng. d) Bằng lò vi sóng có mặt H3PO4
37
Phụ lục 4: Phổ phát xạ huỳnh quang PL của CQDs tổng hợp từ sữa bằng
phương pháp thủy nhiệt và nhiệt vi sóng khi có và không có mặt của phosphoric acid.
a) Bằng thủy nhiệt. b) Bằng thủy nhiệt có mặt H3PO4. c) Bằng lò vi sóng. d) Bằng lò vi sóng có mặt H3PO4