Phần A : Chất hoạt động bề mặt MPA
4.2. Phân tích cấu trúc và tính chất quang của nano phát quang ZnSe:X
4.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tổng hợp đến sự phát quang của
của nano phát quang ZnSe:Mn
Các tinh thể nano ZnSe:Mn pha tạp Mn được tổng hợp trong mơi trường nước, có sử dụng chất ổn định MPA làm chất hỗ trợ phân tán, được khảo sát ở các nhiệt độ phản ứng 50oC, 60oC, 70oC, 80oC và 90oC trong cùng điều kiện pH = 3.
Hình 4.24: Phổ UV-Vis của QDs ZnSe:Mn ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau
Hình 4.24 biểu thị độ hấp thu của tinh thể nano ZnSe:Mn ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau. Có một mũi hấp thu ở bước sóng khoảng 315 nm của mẫu ZnSe:Mn được tổng hợp ở 70oC. Đỉnh hấp thu có sự dịch chuyển về phía bước sóng đỏ (315 – 332 nm) khi tăng hoặc giảm nhiệt độ so với 90oC, chứng tỏ kích thước hạt nano có xu hướng tăng lên.
Sự phát quang của tinh thể nano ZnSe:Mn ở những nhiệt độ phản ứng khác nhau trong cùng điều kiện pH = 3 được thể hiện bằng phổ huỳnh quang. Hình 4.25 cho thấy, cường độ phát quang tại tâm Mn2+ ở bước sóng khoảng 585 nm tăng rõ rệt khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 600C đến 900C và sau đó giảm dần khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 950C. Cường độ phát quang cực đại khi phản ứng được thực hiện ở 900C.
Ở điều kiện nhiệt độ cao, chuyển động nhiệt của hạt tăng dần và hỗn loạn, ion Mn2+ không kịp đi vào các nút mạng của tinh thể trước khi tinh thể được tạo thành trọn vẹn, làm giảm cường độ phát quang của QDs. Ở điều kiện nhiệt độ thấp, hệ nguội, chuyển động nhiệt của hạt chậm nên hạt dễ kết tụ cũng dẫn đến làm giảm cường độ phát quang của QDs.
96
Hình 4.25: Phổ PL của QDs ZnSe:Mn ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau
QDs ZnSe:Mn khi cho phản ứng ở những nhiệt độ khác nhau trong cùng điều kiện pH = 3 cho phát xạ màu như hình 4.26, khi được chiếu bởi đèn UV với bước sóng 365 nm. Cường độ phát quang quan sát dưới đèn UV trùng khớp với kết quả đo PL là phản ứng thực hiện ở 90oC đạt được cường độ phát quang cao nhất trong dãy.
Hình 4.26: Hình ảnh hạt nano ZnSe:Mn dưới đèn UV khi nhiệt độ phản ứng 60oC, 70oC, 80oC, 90oC và 95oC
Phổ hồng ngoại IR được sử dụng để xác định xem MPA có phủ lên bề mặt tinh thể ZnSe hay khơng. Hình 4.27 cho kết quả nhóm phổ IR của MPA và QDs ZnSe:Mn
khi thực hiện phản ứng ở 60oC, 70oC, 80oC, 90oC và 95oC. Nhóm chức -S-H của
MPA khơng cịn chứng tỏ nó đã hính thành liên kết trên bề mặt của tinh thể ZnSe. Đồng thời vẫn còn mũi -OH và C=O trong nhóm –COOH của MPA nên chứng tỏ nhóm –COOH vẫn cịn, nhờ đó làm tăng khả năng phân tán trong nước và giúp cho các hạt nano này dễ tương thìch với tế bào sinh học hơn [43–44].
97
Hình 4.27: Phổ IR của MPA và hạt nano ZnSe:Mn ở các nhiệt độ phản ứng khác
nhau
Cấu trúc tinh thể của QDs ZnSe:Mn tại các nhiệt độ phản ứng 60oC, 70oC, 80oC và 90oC, được xác định bởi giản đồ XRD trên hình 4.28. Tinh thể được hình thành có cấu trúc lập phương tinh thể (cấu trúc giả kẽm - Zinc Blende) vì có các mũi nhiễu xạ tại 27.370, 45.470 và 54.170 tương ứng với các mặt phẳng (111), (220) và (311). Điều này chứng tỏ, việc tổng hợp sản phẩm ở các nhiệt độ phản ứng trong khoảng khảo sát không làm ảnh hưởng đến cấu trúc của tinh thể ZnSe:Mn tạo thành.
Hình 4.28: Giản đồ XRD của QDs ZnSe:Mn ở các nhiệt độ phản ứng khác nhau