- Thời gian chạy :1 giây 99 phút 59 giây, chạy liên tục, chạy ly tâm ngắn
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 MỞ ĐẦU
3.6. TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU Fe3O4-ZnO
Hình 3.7. Phổ hấp thụ UV-Vis của các mẫu Fe3O4, ZnO và Fe3O4-ZnO với tỉ lệ số mol giữa Fe3O4:ZnO = 1:8
Phổ hấp thụ UV-Vis của các mẫu Fe3O4, ZnO và Fe3O4-ZnO đƣợc trình bày trên hình 3.7. Có thể thấy rằng các hạt sắt từ Fe3O4 hấp thụ mạnh trong dải
rộng từ 250 -750 nm với cực đại xung quanh 480 nm (xem hình 3.7a). Trong khi đó ZnO hấp thụ chính trong vùng tử ngoại với bƣớc sóng nhỏ hơn 400 nm nhƣ đƣợc chỉ ra trên hình 3.7b. Chúng tôi quan sát phổ UV-Vis trên hình 3.7c và thấy rằng có sự tồn tại đồng thời hai vùng hấp thụ đặc trƣng cho cả Fe3O4
(vùng nhìn thấy) và ZnO (vùng UV). Thêm một lần nữa chứng minh cho cấu trúc tổ hợp Fe3O4-ZnO đã đƣợc chế tạo thành công trong nghiên cứu này.
Hình 3.8. Mối liên hệ giữa hν và (αhν)2 của các mẫu Fe3O4, ZnO và Fe3O4-ZnO với tỉ lệ số mol giữa Fe3O4:ZnO = 1:8
Từ phổ hấp thụ UV-Vis, chúng tôi sử dụng công thức Tauc (3) để xác định độ rộng vùng cấm (Eg) của các mẫu [33].
ν (3.1)
Trong đó: α là độ hấp thụ, hν là năng lƣợng photon, K là hằng số tƣơng ứng với vật liệu, n phụ thuộc vào bản chất chuyển dời trong chất bán dẫn. Đối với chuyển dời thẳng (direct transition) thì n = ½ và n=2 đối với chuyển dời xiên (undirect transition). Fe3O4 và ZnO là chất bán dẫn với độ rộng vùng cấm thẳng, do đó, Eg có thể đƣợc xác định thông qua mối liên hệ giữa (ahν)2 với hν và kết quả đƣợc trình bày trên hình 3.8. Dễ dàng thấy rằng giá trị độ rộng vùng cấm thu đƣợc từ các mẫu Fe3O4, ZnO và Fe3O4-ZnO lần lƣợt là 2,51 eV; 3,22 eV và 2,88 eV. Với Eg = 2,88 eV chứng tỏ Fe3O4-ZnO có thể cho đặc tính quang xúc tác trong vùng ánh sáng nhìn thấy.
Hình 3.9. Phổ huỳnh quang kích thích tại 325 nm của hai mẫu ZnO và Fe3O4-ZnO với tỉ lệ số mol giữa Fe3O4:ZnO = 1:8
Phổ huỳnh quang (PL) kích thích ở bƣớc sóng 325 nm của hai mẫu ZnO và Fe3O4-ZnO với tỉ lệ số mol giữa Fe3O4:ZnO = 1:8 đƣợc trình bày trên hình 3.9. Phổ PL của ZnO tồn tại hai vùng phát phát xạ xung quanh bƣớc sóng 383 nm và 530 nm. Nguồn gốc của đỉnh 383 nm đƣợc lý giải là do quá trình tái hợp giữa các điện tử ở vùng dẫn với lỗ trống ở vùng hóa trị của ZnO (tái hợp vùng-vùng), trong khi đỉnh phát xạ tại 530 nm liên quan đến các trạng thái sai hỏng (tâm bẫy điện tử) nhƣ nút khuyết ôxi (Vo) hoặc nút khuyết kẽm (VZn) [44]. Quan sát phổ PL của mẫu Fe3O4-ZnO chúng tôi có nhận xét sau: (i) phát xạ UV giảm đáng kể, tức là quá trình tái hợp vùng – vùng giảm;
(ii) phát xạ vùng nhìn thấy tăng lên và dịch chuyển về phía bƣớc sóng dài (cực đại xung quanh 580 nm). Sự thay đổi này chứng tỏ mật độ tâm tâm bẫy điện tử tăng lên hoặc/và hình thành thêm các tâm bẫy điện tử mới trong vùng cấm ZnO. Wang [6] chỉ ra rằng nồng độ các nút khuyết ôxi (Vo) trong cấu trúc Fe3O4@ZnO lớn hơn so với ZnO. Trong một báo cáo khác, các tác giản đã chỉ ra rằng khi nồng độ Vo tăng lên sẽ làm giảm các tâm tái hợp bề mặt và kết quả làm tăng hiệu suất quang xúc tác [45].