LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS. Nguyễn Mạnh Sơn và thầy giáo PGS. Lê Văn Tuất đã nhiệt tình hướng dẫn, định hướng khoa học, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm ơn Trường Đại học Khoa học, Phòng Sau Đại học đã luôn quan tâm đến tiến độ công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo Khoa Cơ bản, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia khóa học này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Hồ Văn Tuyến, PGS. Phạm Anh Sơn, ThS. Lê Văn Thanh Sơn đã giúp tôi trong quá trình thực hiện các phép đo, đồng thời cũng dành thời gian thảo luận về phương pháp và các kết quả nghiên cứu của nội dung luận án. Xin được gửi lời cám ơn đến các anh chị NCS, học viên cao học ở phòng thí nghiệm Vật lý, những người đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong quá trình thực nghiệm. Sự động viên của bạn bè là nguồn động lực không thể thiếu giúp tôi hoàn thành luận án. Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm đặc biệt và lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, vợ, con gái và những người thân trong gia đình đã luôn ở bên tôi, hỗ trợ, động viên và giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để thực hiện tốt đề tài luận án. Huế, tháng 9 năm 2020 Đỗ Thanh Tiến i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Mạnh Sơn và PGS. Phần lớn các kết quả trình bày trong luận án trích dẫn từ các bài báo đã xuất bản của tôi cùng các thành viên trong nhóm nghiên cứu. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Đỗ Thanh Tiến ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU 1. Các chữ viết tắt A : Tâm kích hoạt (Activator) A* : Tâm kích hoạt ở trạng thái kích thích CAS : Ca2Al2SiO7 (Silicate Alumino Calcium) CIE : Giản đồ tọa độ màu (International Commission on Illumination) CTB : Dải truyền điện tích (Charge Transfer Band) d-d : Lưỡng cực-lưỡng cực (dipole-dipole) d-q : Lưỡng cực-tứ cực (dipole-quadrupole) Đvty : Đơn vị tùy ý (a.u) ET : Truyền năng lượng (Energy Transfer) ED : Lưỡng cực điện (Electrical dipole) LED : Điốt phát quang (Light-Emitting Diode) MD : Lưỡng cực từ (Magnetical dipole) PL : Quang phát quang (Photoluminescence) PLE : Kích thích phát quang (Photoluminescence Excitation) q-q : Tứ cực-tứ cực (quadrupole-quadrupole) RE : Đất hiếm (Rare Earth) RE3+ : Ion đất hiếm hóa trị III S : Tâm tăng nhạy (Sensitizer) S* : Tâm tăng nhạy ở trạng thái kích thích iii SAS : Sr2Al2SiO7 (Silicate Alumino Strontium) TM : Kim loại chuyển tiếp (Transition Metal) w-LED : Điốt phát ánh sáng trắng (White-LED) XRD : Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) 2. Các ký hiệu E : Năng lượng : Bước sóng em : Bước sóng bức xạ phát quang ex : Bước sóng bức xạ kích thích kl : Khối lượng Rc : Khoảng cách tới hạn RSA : Khoảng cách giữa tâm S và tâm A R : Tỉ số huỳnh quang Q : Giá trị đặc trưng cho tương tác gA(E) : Hàm hình dạng vạch phổ đã được chuẩn hóa của tâm A gS(E) : Hàm hình dạng vạch phổ đã được chuẩn hóa của tâm S HSA : Toán tử Hamilton tương tác fA : Lực dao động tử của chuyển dời hấp thụ quang trên tâm A SO : Tích phân phần che phủ phổ PSA : Tốc độ truyền năng lượng giữa tâm S và tâm A Ps : Tốc độ bức xạ của tâm S x : Nồng độ tạp xc : Nồng độ tạp tới hạn iv N : Số cation trong ô cơ sở V : Thể tích ô cơ sở v MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU . CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN . Đặc điểm cấu trúc của vật liệu silicate alumino kiềm thổ . Đặc điểm cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7 . Đặc điểm cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7. Phương pháp chế tạo vật liệu silicate alumino kiềm thổ . Sự phát quang của các tâm đất hiếm . Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm. Đặc điểm của mức năng lượng 4f . Các chuyển dời điện tích của trạng thái 4f . Đặc trưng quang phổ của ion Eu3+ . Đặc trưng quang phổ của ion Ce3+ . Đặc trưng quang phổ của ion Dy3+ . Đặc trưng quang phổ của ion Tb3+ . Đặc trưng quang phổ của ion Sm3+ . Hiện tượng dập tắt cường độ phát quang do nồng độ pha tạp . Hiện tượng và hiệu suất truyền năng lượng . Hiện tượng truyền năng lượng giữa các tâm bức xạ khác nhau . Hiện tượng truyền năng lượng giữa các tâm giống nhau . Kết luận chương 1 . CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP . Phương pháp nhiễu xạ tia X. Chế tạo vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp các nguyên tố RE bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Ca2Al2SiO7 pha tạp các nguyên tố RE . Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+ . Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+ . Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+ . Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Sr2Al2SiO7 pha tạp các nguyên tố đất hiếm . Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+ . Ảnh hưởng của thời gian thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+ . Ảnh hưởng của hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+ . Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Ca2Al2SiO7 đơn và đồng pha tạp nguyên tố đất hiếm. Các hệ vật liệu đã chế tạo sử dụng nghiên cứu trong luận án . Kết luận chương 2 . NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG Ca2Al2SiO7: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) . Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu . Phương pháp phổ PL và PLE . Phương pháp xác định tọa độ màu CIE của ánh sáng phát quang . Tính chất quang của vật liệu Ca2Al2SiO7 pha tạp ion RE3+ . Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Sm3+ . Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Dy3+ . Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce3+ . Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Tb3+ . Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+ . Cơ chế dập tắt cường độ phát quang do nồng độ trong vật liệu Ca2Al2SiO7: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) . Ảnh hưởng của bức xạ kích thích đến sự phát quang của vật liệu Ca2Al2SiO7: RE3+. Tọa độ màu CIE của ánh sáng phát quang đối với hệ mẫu Ca2Al2SiO7: RE3+ . Kết luận chương 3 . NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CÁC ION RE3+ TRONG VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ . Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce3+, Dy3+. Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+, Dy3+. Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Sr2Al2SiO7: Ce3+, Eu3+ . So sánh hiệu suất truyền năng lượng giữa các cặp ion Ce3+/Dy3+; Eu3+/ Dy3+ và Ce3+/Eu3+ trong vật liệu silicate alumino kiềm thổ . Sự thay đổi màu bức xạ theo tỉ lệ nồng độ đồng pha tạp của các cặp ion Ce3+/Dy3+; Eu3+/Dy3+ và Ce3+/Eu3+ trong vật liệu silicate alumino kiềm thổ . Hiện tượng truyền năng lượng giữa ba ion Ce3+/Dy3+/Eu3+ trong mạng nền Ca2Al2SiO7 . Kết luận chương 4 .89 KẾT LUẬN CHUNG .90 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Nhiệt độ và thời gian thiêu kết của một số vật liệu silicate alumino kiềm thổ pha tạp các nguyên tố RE chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn đã công bố. Cấu hình điện tử và đặc trưng lượng tử của các nguyên tố RE . Các hệ vật liệu sử dụng nghiên cứu trong luận án. Tỉ số R của hệ vật liệu CAS: Eu3+ (x %mol), với x = 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 . Giá trị Rc của vật liệu CAS: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) . Giá trị Q của vật liệu CAS: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) .65 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình 1. Cấu trúc tinh thể của CAS xem dọc theo trục b (a), các tứ diện AlO4 và (AlSi)O4 nằm trong ô đơn vị (b) . Cấu trúc tinh thể của vật liệu CAS (a); CAS: Bi3+ (b); CAS: Bi3+, M+ với M = Li, Na, K (c) . Cấu trúc tinh thể của vật liệu SAS . Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS: Eu3+ bằng phương pháp sol-gel . Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS: Ce3+ bằng phương pháp nổ . Giản đồ các mức năng lượng của các ion RE3+ thuộc nhóm lanthanides . Cấu trúc mạng tinh thể của NaLuO2: Eu3+ và NaGdO2: Eu3+ (a), phổ PL của ion Eu3+ trong hai mạng nền đó (b) . Sự tách các mức năng lượng của ion Eu3+ . Các dịch chuyển hấp thụ và bức xạ của ion Dy3+ trong vật liệu LaAlGe2O7: Dy3+ . Các dịch chuyển hấp thụ và bức xạ của ion Sm3+ trong mạng nền thủy tinh sodium-tellurite. Quá trình kích thích gián tiếp qua phần tử tăng nhạy S để ET cho tâm A . Sơ đồ mức năng lượng và Hamilton tương tác HSA (dưới) . Thiết bị đo XRD, Brucker (Đức) . Quy trình chế tạo mẫu bằng phương pháp phản ứng pha rắn . Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau, thời gian thiêu kết 60 min và B2O3 4 %kl sản phẩm . Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), thiêu kết với các thời gian khác nhau, nhiệt độ thiêu kết 1280 oC và B2O3 4 %kl sản phẩm . Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), hàm lượng chất chảy B2O3 khác nhau, nhiệt độ thiêu kết 1280 oC và thời gian thiêu kết 60 min . Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS pha tạp các nguyên tố RE bằng phương pháp phản ứng pha rắn .
Luận án tiến sĩ vật lý: Chế tạo và nghiên cứu đặc trưng quang phổ của vật liệu phát quang trên ...
Luận án tiến sĩ vật lý phân tích vật lý chế tạo và nghiên cứu đặc trưng quang phổ của vật liệu phát quang trên nền silicate alumino, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực
Trường đại học
Đại học Khoa học, Đại học HuếChuyên ngành
Vật lýNgười đăng
Ẩn danhThể loại
luận án tiến sĩPhí lưu trữ
35 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Đỗ Thanh Tiến
Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Mạnh Sơn
Trường học: Đại học Khoa học, Đại học Huế
Chuyên ngành: Vật lý
Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu quang phổ vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ
Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
Năm xuất bản: 2020
Địa điểm: Huế
Luận án tiến sĩ "Chế tạo và nghiên cứu quang phổ vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ" tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu phát quang dựa trên nền tảng silicate alumino kiềm thổ. Nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào lĩnh vực khoa học vật liệu mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng trong các ngành công nghiệp như chiếu sáng, màn hình hiển thị và y sinh. Độc giả sẽ được tiếp cận với các phương pháp chế tạo tiên tiến, phân tích quang phổ chi tiết và những kết quả thực nghiệm quan trọng, giúp hiểu rõ hơn về tính chất và khả năng ứng dụng của vật liệu này.
Để mở rộng kiến thức về các nghiên cứu liên quan, bạn có thể tham khảo Luận văn thạc sĩ khoa học xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng PAHs trong trà cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người, nghiên cứu này cung cấp góc nhìn sâu về phân tích hóa học và đánh giá rủi ro. Ngoài ra, Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích và đánh giá chất lượng nước giếng khu vực phía đông vùng kinh tế Dung Quất, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi cũng là một tài liệu hữu ích để hiểu thêm về phương pháp phân tích chất lượng môi trường. Cuối cùng, Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích và đánh giá chất lượng nước sông Gianh tỉnh Quảng Bình sẽ giúp bạn khám phá thêm các ứng dụng của hóa học phân tích trong thực tiễn.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ