2. Chế tạo và khảo sát tinh thể phát quang ZnS:Mn
2.7. Nhận xét chung
Qua khảo sát em thấy các yếu tố tăng nhiệt độ, bổ sung chất tạo phức amoni citrat, bổ sung chất hoạt động bề mặt Tween 80, bọc hạt tinh thể tạo thành bằng SiO2 đều làm tăng mạnh độ phát quang của ZnS:Mn. Riêng với các mẫu phủ SiO2 do chưa chụp được phổ huỳnh quang nên chưa thể định lượng mức độ làm tăng độ phát quang lên bao nhiêu lần. Còn với các mẫu đã được chụp phổ huỳnh quang thì em chọn trong mỗi mảng khảo sát đó các mẫu có độ phát quang tốt nhất và so sánh định lượng khả năng làm tăng độ phát quang của chúng đối với chất phát quang ZnS:Mn. Đồ thị sau thể hiện cường độ phát quang của các mẫu tốt nhất ở mỗi mảng khảo sát.
Hình 45: Cường độ phát quang của các mẫu tốt nhất trong từng yếu tố ảnh hưởng đã khảo sát
Mẫu M3 là mẫu ZnS:Mn với [Mn2+]/[Zn2+] = 3%, tương ứng với hàm lượng Mn2+ tối ưu trong tinh thể, tổng hợp ở nhiệt độ phòng (250C)
Mẫu M3 75 là mẫu M3 ở trên nhưng nhiệt độ tổng hợp là 750C
Mẫu M3AC5 là mẫu cho cường độ phát quang tốt nhất trong tất cả các mẫu khảo sát ảnh hưởng của amoni citrat, tương ứng với hàm lượng [AC]/[Zn2+] = 0,5
Mẫu M3T2 là mẫu cho cường độ phát quang tốt nhất trong mảng thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của Tween 80, tương ứng với hàm lượng Tween là 2ml dung dịch Tween 80 10% cho vào 100 ml hệ phản ứng.
Kết quả tính toán và các nhận xét đã đưa ra được tóm tắt trong bảng sau: Bảng 7 Đặc tính Yếu tố Mẫu tốt nhất tương ứng Mức độ làm tăng độ phát quang của ZnS:Mn (lần) Cỡ hạt sơ cấp tính theo Scherrer (nm) Đánh giá chất lượng tinh thể và hình thái hạt theo SEM Bình thường M3 1 (chọn làm mốc so sánh) 2,0273 Kém rắn chắc, độ tinh thể không cao Nhiệt độ 750C M3 75 2,6 2,1054 Tinh thể rắn chắc, bề mặt trơn, độ tinh thể cao
Amoni citrat M3AC5 2,5 2,0788 Tinh thể rắn
chắc, bề mặt trơn, độ tinh thể cao
Tween 80 M3T2 2,3 - -
Với Tween 80 do không chụp được SEM và XRD nên hai ô trong bảng em không kết luận( đánh dấu -).
KẾT LUẬN
Từ kết quả thu được ta có thể đưa ra kết luận sau:
+ Chất phát quang điều chế theo phương pháp đồng kết tủa phát ra ánh sáng màu da cam (hơi đỏ) khi kích thích dưới ánh sáng tử ngoại. Bước sóng phát quang ứng với cực đại phổ là λmax= 610 nm. Hàm lượng Mn2+ để cho độ phát quang tốt nhất là khoảng 3%.
+ Tinh thể chủ ZnS tồn tại ở dạng Wurzite hexagal. Hạt tinh thể tổng hợp được có kích thước không quá 10 nm. Theo tính toán từ phổ XRD thì cỡ hạt là xấp xỉ 2 nm.
+ Việc cho thêm chất tạo phức amoni citrat vào trong quá trình tổng hợp ở hàm lượng tối ưu có tác dụng làm tăng rất mạnh độ phát quang và tăng chất lượng tinh thể tạo ra về độ rắn chắc, về mức độ lý tưởng của tinh thể. Amoni citrat có làm dịch chuyển cực đại peak phát quang về phía bước sóng ngắn.
+ Bổ sung chất hoạt động bề mặt ở hàm lượng tối ưu làm tăng mạnh độ phát quang của tinh thể. Chất hoạt động bề mặt Tween 80 không làm dịch chuyển cực đại peak phát quang.
+ Quá trình bọc tinh thể vừa tạo ra bằng vỏ bọc SiO2 làm tăng độ phát quang của ZnS:Mn.
+ Khi tổng hợp ở nhiệt độ 750C thì độ phát quang tăng và tăng chất lượng tinh thể tạo thành về độ rắn chắc, độ lý tưởng.
+ Việc thay dung môi nước bởi rượu etylic có tác dụng làm tăng độ phát quang nhưng không nhiều.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Quan Hán Khang, Tinh thể học đại cương, nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp.
2. La Văn Bình (2000), Khoa học và công nghệ vật liệu, Đại học Bách
Khoa Hà Nội.
3. Lê Công Dưỡng (2000), Khoa học vật liệu, nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật.
4. Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hoá lý_ phương pháp phổ nghiên cứu cấu
trúc phân tử, NXB KH&KT.
5. Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng (2004), Tiêu chuẩn Việt Nam về hoá chất và các sản phẩm hoá học.
6. Trần Ngọc Mai, Hoàng Nhâm (1969), Thuốc thử hóa học tinh khiết,
NXB Khoa học.
Tiếng anh
7. John Wilson, John Hawkes (1999), Optoelectronic an Introduction, 3th edition, Prentice Hall EUROPE.
8. Karl A. Franz, Wolfgang G. Kehr, Alfred Siggen, Jurgen Wieczoreck,
Luminescent Materials, Federal Republic of Germany,
9. Solid state chemistry (1993), Chapman and Hall.
10. Oxtoby, Nachtrieb, Freeman (1994), Chemistry_Science of the change,
Saunders College Publishing.
11. S.L.Isser, C.C. Torardi, Solid state chemistry and luminescence of X-ray
phosphors, Journal of alloys and compounds 229(1995) 54-65
12. J. Chunming, Y. Jiaqi, S. Lingdong, Luminescence of Mn2+ droped ZnS nanocrytallites, J. Lumin. 66/67(1996)315.
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG
Tên hình/bảng Nội dung diễn tả Trang
Bảng 1 Ảnh hưởng của hàm lượng mangan tới độ phát quang của ZnS:Mn
28
Bảng 2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tổng hợp tới đặc tính phát quang của của ZnS:Mn
30
Bảng 3 Ảnh hưởng của chất tạo phức Citrat amon tới đặc tính phát quang của ZnS:Mn
33
Bảng 4 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
Tween80 tới đặc tính phát quang của ZnS:Mn
36
Bảng 5 Ảnh hưởng của việc phủ SiO2 lên bề mặt tinh thể tới đặc tính phát quang của ZnS:Mn
39
Bảng 6 Ảnh hưởng của dung môi Etanol 41
Bảng 7 Bảng tổng kết các đánh giá và nhận xét 53
Hình 25 Phổ huỳnh quang các mẫu ở bảng 1 29
Hình 25b Sự phụ thuộc của cường độ phát quang vào hàm lượng Mn2+
29
Hình 26 Phổ huỳnh quang các mẫu ở bảng 2 31
Hình 27 Ảnh phát quang mẫu M3 tổng hợp ở 750C 32
Hình 29 Ảnh phát quang các mẫu ở bảng 3 34
Hình 30 Phổ huỳnh quang các mẫu ở bảng 3 34
Hình 31 Ảnh chụp các mẫu ở bảng 4 37
Hình 32 Phổ huỳnh quang của các mẫu ở bảng 4 37
Hình 34 Ảnh chụp mẫu phát quang ở bảng 6 42
Hình 35 Ảnh XRD mẫu M0 43
Hình 36 Ảnh XRD mẫu M3 ( ZnS:Mn3%) 44
Hình 37 Ảnh XRD mẫu M3 tổng hợp ở 750C 45
Hình 38 ẢNh XRD mẫu M3AC5 (có tạo phức) 46
Hình 39 Ảnh XRD của mẫu M3 tổng hợp trong môi trường etanol
47
Hình 40a,b Ảnh SEM mẫu M0 49
Hình 41a,b Ảnh SEM mẫu M3 50
Hình 42a,b Ảnh SEM mẫu M3 750C 50
Hình 43a,b Ảnh SEM mẫu M3AC5 51
Hình 44a,b Ảnh SEM mẩu M3 tổng hợp trong môi trường etanol