Cỏc hạt nano ZnS:Mn được chế tạo từ cỏc tiền chất Zn(CH3COO)2.2H2O (99,99%, Merck), Na2S.9H20 (99,99%, Anh), Mn(CH3COO).4H2O (99,99%, Merck) theo quy trỡnh:
Bước 1: Pha dung dịch
Cỏc tiền chất được pha vào nước cất 2 lần để tạo thành cỏc dung dịch
Zn(CH3COO)2.0,1M (A), Mn(CH3COO)2 0,1 M (B) và Na2S 0,1M (C). Khuấy riờng từng dung dịch A, B và C bằng mỏy khuấy từ trong 30 phỳt. Để được lượng mẫu
thớch hợp, chỳng tụi chọn thể tớch cỏc dung dịch Zn(CH3COO)2 và Na2S cần dựng cho mỗi mẫu vật liệu là 50 ml với nồng độ mol tương ứng là 0,1 mol/l.Sử dụng cụng thức (2.1) ta tớnh được hàm lượng Mn pha tạp từ đú tớnh được thể tớch dung dịch
Mn(CH3COO) 0,1M theo hàm lượng Mn cần đưa vào ZnS như ở bảng 2.5.
Bảng 2.5. Thể tớch cỏc dung dịch Zn(CH3COO)2 0,1 M; Mn(CH3COO)2 0,1 M; Na2S 0,1M
theo hàm lượng Mn pha tạp.
Hàm lượng Mn(%mol) Thể tớch dung dịch (ml) Zn(CH3COO)2 0,1 M Mn(CH3COO)2 0,1 M Na2S 0,1 M 0 50 0 50 0,025 50 0,025 50 0,05 50 0,05 50 0,2 50 0,1 50 0,4 50 0,2 50 0,6 50 0,3 50 0,8 50 0,4 50 1 50 0,5 50 2 50 1,0 50 4 50 2,0 50 6 50 3,0 50 8 50 4,0 50 10 50 5,0 50 12 50 6,0 50
47
Bước 2: Trộn dung dịch và tạo kết tủa
Trộn dung dịch B vào dung dịch A theo tỉ lệ đó tớnh ở bảng 2.5 rồi khuấy đều bằng mỏy khuấy từ trong 30 phỳt ta được dung dịch D. Nhỏ từ từ dung dịch C vào hỗn hợp dung dịch D với tỉ lệ thể tớch đó chọn để tạo kết tủa (dung dịch huyền phự E).
Khuấy đều dung dịch huyền phự E bằng mỏy khuấy từ trong 30 phỳt để tạo sự đồng
nhất trong kết tủa. Kết tủa ZnS:Mn được tạo thành theo phản ứng:
Zn(CH3COO)2 + Mn(CH3COO)2 + 2 Na2S → (ZnSMnS)↓ + 4 CH3COONa
Kết tủa (ZnSMnS) chớnh là ZnS pha tạp Mn (được ký hiệu là ZnS:Mn). Cỏc phản ứng đồng kết tủa trờn chỉ cú thể tạo thành (ZnSMnS) mà khụng tạo
thành Zn(OH)2 và Mn(OH)2 vỡ ở nhiệt độ phũng, tớch số tan của Zn(OH)2 và Mn(OH)2 lần lượt là 4,1.10-17 và 2,1.10-13 lớn hơn rất nhiều so với tớch số tan của ZnS (1,1.10-21) và MnS (2,5.10-20) [180]
Bước 4: Lọc rửa kết tủa
Kết tủa được lọc bằng mỏy quay li tõm với tốc độ 2500 vũng/ phỳt trong 10
phỳt, sau đú lọc rửa nhiều lần bằng nước cất hai lần và CS2 để loại bỏ lượng S cũn dư và cỏc tạp bẩn trong kết tủa.
Bước 5: Sấy kết tủa
Sấy khụ kết tủa đó được lọc rửa ở 80oC trong 10 h được cỏc tinh thể rắn rồi
nghiền nhỏ bằng cối mó nóo, ta được cỏc hạt nano ZnS, ZnS:Mn dưới dạng bột.
Bước 6: Ủ nhiệt
Cỏc hạt nano ZnS, ZnS:Mn tạo ra được ủ trong khụng khớ ở điều kiện tối ưu:
120oC trong 10 h.
Quy trỡnh chế tạo cỏc hạt nano ZnS:Mn với nguồn S2- từ Na2S.9 H2O được dẫn ra ở hỡnh 2.4. Thực hiện quy trỡnh trờn, cỏc hạt nano ZnS:Mn đó được tổng hợp với
hàm lượng Mn từ 0,025 đến 12 %mol.
48
2.2. Cỏc phộp đo đặc trưng cấu trỳc và hỡnh thỏi học của mẫu 2.2.1. Phương phỏp nhiễu xạ tia X