Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm

• Tác giả: Nguyễn Hải Yến
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Quốc Dũng
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Và Khả Năng Phát Quang Của Vật Liệu BaTiO3 Pha Tạp Ion Đất Hiếm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA BaTiO3
• 1.1. Đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu BaTiO3
• 1.1.1. Đặc trưng cấu trúc
• 1.1.2. Cấu trúc lập phương của BTO
• 1.1.3. Cấu trúc tứ giác của BTO
• 1.1.4. Cấu trúc lục giác của BTO
• 1.1.5. Tính chất cơ bản của vật liệu BaTiO3
• 1.1.5.1. Tính chất điện môi
• 1.1.5.2. Tính chất sắt điện
• 1.1.5.3. Tính chất áp điện
• 1.1.5.4. Tính chất quang
• 1.1.5.5. Một số nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HÓA CHẤT
• 2.1. Dụng cụ và thiết bị. Quy trình chế tạo vật liệu. Các phép đo phân tích cấu trúc của vật liệu
• 2.1.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.1.2. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
• 2.1.3. Phương pháp phổ Raman
• 2.1.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.1.5. Phương pháp đo phổ hấp thụ UV-vis
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Vật liệu BTO pha tạp Er
• 3.1.1. Hình thái bề mặt của vật liệu
• 3.1.2. Thành phần nguyên tố của vật liệu
• 3.1.3. Cấu trúc của vật liệu
• 3.1.4. Phổ UV-vis của vật liệu
• 3.1.5. Tính chất phát quang của vật liệu
• 3.2. Vật liệu BTO pha tạp Pr
• 3.2.1. Hình thái bề mặt của vật liệu
• 3.2.2. Thành phần nguyên tố của vật liệu
• 3.2.3. Cấu trúc của vật liệu
• 3.2.4. Phổ hấp thụ UV-vis của vật liệu
• 3.2.5. Tính chất phát quang của vật liệu
• PHỤ LỤC
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm

Vật liệu BaTiO3 (Barium Titanate) là một trong những vật liệu perovskite quan trọng, nổi bật với tính chất điện và quang học. Nghiên cứu về cấu trúc và khả năng phát quang của vật liệu này, đặc biệt khi pha tạp với các ion đất hiếm, đang thu hút sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học. Việc pha tạp ion đất hiếm không chỉ cải thiện tính chất quang học mà còn mở ra nhiều ứng dụng mới trong công nghệ điện tử và quang học.

1.1. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu BaTiO3

Cấu trúc của BaTiO3 có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, với các dạng lập phương, tứ giác và lục giác. Sự chuyển pha này ảnh hưởng đến các tính chất điện và quang của vật liệu, làm cho việc nghiên cứu cấu trúc trở nên cần thiết.

1.2. Tính chất quang học của BaTiO3 pha tạp

Tính chất quang học của BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm được cải thiện đáng kể, cho phép phát quang mạnh mẽ hơn. Các ion đất hiếm như Erbium và Praseodymium có thể tạo ra các mức năng lượng mới, góp phần vào khả năng phát quang của vật liệu.

II. Thách thức trong nghiên cứu vật liệu BaTiO3 pha tạp

Mặc dù BaTiO3 có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và phát triển vật liệu này cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tinh khiết của nguyên liệu, quy trình chế tạo và khả năng kiểm soát các đặc tính quang học là những yếu tố quan trọng cần được giải quyết.

2.1. Độ tinh khiết và ảnh hưởng đến tính chất vật liệu

Độ tinh khiết của nguyên liệu đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất quang học và điện của BaTiO3. Việc loại bỏ tạp chất là rất quan trọng để đảm bảo tính chất quang học tối ưu.

2.2. Quy trình chế tạo vật liệu BaTiO3

Quy trình chế tạo vật liệu BaTiO3 cần được tối ưu hóa để đạt được các đặc tính mong muốn. Các phương pháp như sol-gel, thủy nhiệt và đồng kết tủa đều có ưu nhược điểm riêng, cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

III. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm

Để nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang học của BaTiO3 pha tạp, nhiều phương pháp hiện đại được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc tinh thể mà còn đánh giá các tính chất quang học của vật liệu.

3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD

Nhiễu xạ tia X là phương pháp chính để xác định cấu trúc tinh thể của BaTiO3. Phương pháp này cho phép xác định các pha và kích thước hạt của vật liệu.

3.2. Phương pháp phổ Raman

Phổ Raman giúp phân tích các mức năng lượng và sự chuyển giao năng lượng trong vật liệu BaTiO3. Phương pháp này cung cấp thông tin về các liên kết hóa học và cấu trúc tinh thể.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm

Vật liệu BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm có nhiều ứng dụng trong công nghệ hiện đại. Từ cảm biến quang học đến các thiết bị điện tử, vật liệu này đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp.

4.1. Ứng dụng trong cảm biến quang học

BaTiO3 pha tạp có khả năng phát quang mạnh mẽ, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các cảm biến quang học. Các cảm biến này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến công nghiệp.

4.2. Ứng dụng trong thiết bị điện tử

Vật liệu BaTiO3 cũng được sử dụng trong các thiết bị điện tử như tụ điện và cảm biến. Tính chất điện môi cao của nó giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị này.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm

Nghiên cứu về BaTiO3 pha tạp ion đất hiếm đang mở ra nhiều hướng đi mới trong khoa học vật liệu. Với những tiềm năng ứng dụng lớn, việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển vật liệu này là rất cần thiết.

5.1. Tương lai của nghiên cứu BaTiO3

Nghiên cứu BaTiO3 sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong công nghệ điện tử và quang học. Các nghiên cứu sâu hơn về tính chất quang học và điện của vật liệu này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất.

5.2. Hướng đi mới trong nghiên cứu vật liệu

Việc kết hợp BaTiO3 với các vật liệu khác có thể tạo ra các vật liệu đa chức năng, mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai.