5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.4.5. Phương pháp sol-gel
Hiện nay, phương pháp sol - gel đã được áp dụng để chế tạo nhiều loại vật liệu có cấu trúc và hình dạng khác nhau như: bột, sợi, khối, màng, và khá thành công trong tổng hợp vật liệu có cấu trúc nano. Những vật liệu chế tạo từ phương pháp sol - gel có thể ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau như: Vật liệu quang, vật liệu bảo vệ, lớp phủ điện tử, vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao và các chất xúc tác.
Quá trình sol - gel là liên quan tính lý - hóa của sự chuyển đổi các tiền chất thành pha lỏng dạng sol, sau đó chuyển dần thành pha rắn dạng gel. Bản chất của quá trình sol - gel là dựa trên các phản ứng thủy phân và ngưng tụ các tiền chất[21]. Sol là một dạng huyền phù ổn định chứa các tiểu phân. Kích thước tiểu phân phụ thuộc vào nhiệt độ và độ pH của dung dịch Sol. Để tạo được sol cần có các hợp chất cơ kim. Gel là một dạng chất rắn - nửa rắn trong đó vẫn còn giữ dung môi trong hệ chất rắn dưới dạng keo hoặc polymer. Khi dung dịch sol có các hạt keo kết tụ lại với nhau, cấu trúc giữa thành phần rắn và lỏng trong dung dịch gắn kết hơn được gel. Gel ban đầu xốp và còn chứa chất lỏng. Khi sấy, chất lỏng tách ra, gel tạo thành một chất xốp vô định hình. Trong quá trình nung, cấu trúc của gel bị thay đổi. Do đó, cần xử lý nhiệt ở các chế độ thích hợp.
Sol - gel có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau như thủy phân các muối, thủy phân các alkoxide hay bằng cách tạo phức. Sol - gel là quá trình rất phức tạp và có rất nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào các loại vật liệu và mục đích chế tạo cụ thể khi chúng ta thực hiện trong quá trình thực nghiệm. Trong phương pháp này bao gồm nhiều quá trình như là quá trình thủy phân, quá trình ngưng tụ, kết hợp và gel hoá [42]. Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu huỳnh quang bằng phương pháp sol - gel được chúng tôi trình bày như hình 1.20.
Hình 1.20. Sơ đồ tổng hợp vật liệu huỳnh quang theo phương pháp sol - gel.
Ưu điểm của phương pháp này là: không đòi hỏi môi trường chân không hoặc nhiệt độ cao, có thể pha tạp hoặc khuấy trộn một cách đồng đều nhiều thành phần với nhau, dễ pha tạp các nguyên tố khác vào mạng nền với các nồng độ mong muốn nên có thể tạo ra các loại vật liệu lai hoá giữa vô cơ và hữu cơ, có thể điều khiển được kích thước, hình dạng, độ xốp của vật liệu chế tạo [42].
Ngoài ra, phương pháp này cũng có một số nhược điểm như các tiền chất ban đầu thường rất nhạy cảm với hơi ẩm trong không khí, quy trình chế tạo mẫu khá phức tạp, khó điều khiển được quá trình phản ứng, không dễ để tạo sự lặp lại các điều kiện của quy trình thực nghiệm, xảy ra quá trình kết đám, kết tụ và tăng kích thước hạt ở nhiệt độ cao khi ủ nhiệt, v.v. [42].
Với các ưu điểm nổi trội được trình bày như trên, chúng tôi lựa chọn phương pháp sol - gel để chế tạo vật liệu bột huỳnh quang trong đề tài luận văn. Thực nghiệm chế tạo các mẫu nghiên cứu sẽ được chúng tôi trình bày cụ thể ở chương 2 của luận văn.
Từ lý thuyết nêu ra ở chương 1, chúng tôi làm cơ sở để nghiên cứu cũng như để giải thích các tính chất quang của hệ vật liệu BaMgAl10O17: (Mn4+, Cr3+) được trình bày ở chương 2 và chương 3 của luận văn này.
Chương 2. THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU