Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI NGUYÞN THÞ THANH NGHIÊN CĀU TàNG HĀP Þ NHIàT ĐÞ TH¾P CH¾T PHÁT QUANG ĐƠN PHA TRÊN CƠ SÞ KẼM ORTHOSILICAT PHA T¾P MANGAN VÀ CÁC CH¾T KHÁC LUÀN ÁN TI¾N SĨ Kþ THUÀT HÓA HàC Hà Nái – 2024 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI NGUYÞN THÞ THANH NGHIÊN CĀU TàNG HĀP Þ NHIàT ĐÞ TH¾P CH¾T PHÁT QUANG ĐƠN PHA TRÊN CƠ SÞ KẼM ORTHOSILICAT PHA T¾P MANGAN VÀ CÁC CH¾T KHÁC Ngành: Kÿ thuÁt Hóa hác Mã sß: 9520301 LUÀN ÁN TI¾N SĨ Kþ THUÀT HÓA HàC NG£äI H£âNG DÀN KHOA HâC: PGS. LÊ XUÂN THÀNH Hà Nái - 2024 LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam oan ây là công trình nghiên cāu cÿa riêng tôi d¤ãi să h¤ãng dÁn cÿa PGS. Lê Xuân Thành. Các sß liáu và kÃt quÁ nghiên cāu nêu trong luÃn án là trung thăc và ch¤a từng ¤ÿc tác giÁ khác công bß.
Hà Nái, ngày tháng 01 năm 2024 Giáo viên h°ớng d¿n Nghiên cāu sinh PGS. Lê Xuân Thành Nguyßn Thß Thanh Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI TL. GIÁM ĐÞC TR¯ÞNG BAN ĐÀO T¾O i LàI CÀM ¡N Låi Áu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biÃt ¢n sâu sÅc Ãn PGS.TS Lê Xuân Thành, ng¤åi ã truyền cho tôi nhiát huyÃt, niềm am mê nghiên cāu khoa hãc. ThÁy ã luôn tÃn tình h¤ãng dÁn, chß bÁo và t¿o mãi iều kián thuÃn lÿi trong sußt quá trình nghiên cāu ể tôi có thể hoàn thành luÃn án.
Tôi xin chân thành cÁm ¢n các ThÁy cô giáo trong Tr¤ång Hóa và Khoa hãc să sßng – Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái ã giúp ỡ và óng góp ý kiÃn quý báu cho tôi trong quá trình thăc hián luÃn án. Tôi xin chân thành cÁm ¢n Ban Đào t¿o - Đ¿i hãc Bách khoa Hà Nái ã luôn h¤ãng dÁn, quan tâm giúp ỡ về các thÿ tāc hành chính trong thåi gian tôi hãc tÃp và nghiên cāu t¿i tr¤ång. Vãi t¿m lòng tri ân, tôi chân thành cÁm ¢n Tr¤ång Đ¿i hãc S¤ ph¿m Kỹ thuÃt H¤ng Yên – n¢i tôi ang công tác, luôn cÁm thông, chia s¿, t¿o iều kián tßt nh¿t ể tôi hoàn thành nhiám vā hãc tÃp, nghiên cāu và làm viác. Cũng nhân dáp này, tôi xin dành nhāng tình cÁm sâu sÅc và lòng biÃt ¢n vô h¿n tãi nhāng ng¤åi thân yêu trong gia ình ã luôn chia s¿, áng viên và hß trÿ tôi, luôn là nguán áng lăc và sāc m¿nh tinh thÁn to lãn giúp tôi v¤ÿt qua khó khăn trong cuác sßng, trong công viác, trong hãc tÃp, ể tôi hoàn thành công trình nghiên cāu cÿa mình.
Hà nái, ngày tháng 01 năm 2024 Nghiên cāu sinh Nguyßn Thá Thanh ii MỤC LỤC Contents LäI CAM ĐOAN .ii DANH MĀC CÁC KÝ HIàU VÀ CÁC CHĀ VIÂT TÄT .vii DANH MĀC CÁC BÀNG. viii DANH MĀC CÁC HÌNH VÀ, Đà THà. ix Mæ ĐÀU. 1 Ch¤¢ng 1: TâNG QUAN.
Ch¿t phát quang. Mát sß thuÃt ngā liên quan Ãn ch¿t phát quang. Să h¿p thā ánh sáng và màu sÅc. Ch¿t phát quang vô c¢.
C¢ chà phát quang. C¢ sç các b¤ãc chuyển ç ion kích ho¿t. Các tr¿ng thái nguyên tÿ - sß h¿ng nguyên tÿ .2 Các māc năng l¤ÿng cÿa ion kích ho¿t Mn2+. Ch¿t phát quang silicat.
Giãi thiáu chung về silicat. Ch¿t phát quang kÁm orthosilicat. Tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm orthosilicat pha t¿p mangan. Ph¤¢ng pháp phÁn āng pha rÅn.
Ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa. Mát sß ph¤¢ng pháp tãng hÿp khác. Ph¤¢ng pháp nghiên cāu tính ch¿t vÃt liáu. Ph¤¢ng pháp phân tích nhiát.
Ph¤¢ng pháp nhißu x¿ tia X. Ph¤¢ng pháp phã tán x¿ năng l¤ÿng tia X. Ph¤¢ng pháp hiển vi ián tÿ quét. Ph¤¢ng pháp o phã phát quang.
Ph¤¢ng pháp phã háng ngo¿i. Mát sß nhÃn xét rút ra từ tãng quan. 32 Ch¤¢ng 2: THĂC NGHIàM. Các thiÃt bá và hoá ch¿t cÁn thiÃt.
Tãng hÿp sÁn ph¿m. Tãng hÿp ch¿t phát quang Zn2SiO4:Mn theo ph¤¢ng pháp phÁn āng pha rÅn. Tãng hÿp ch¿t phát quang Zn2SiO4:Mn theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m và ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa. Tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm kim lo¿i kiềm thã orthosilicat pha t¿p mangan theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m.
Phân tích c¿u trúc và tính ch¿t cÿa kÁm orthosilicat pha t¿p mangan và các ch¿t khác. 40 Ch¤¢ng 3: KÂT QUÀ VÀ THÀO LUÂN. Nghiên cāu tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm orthosilicat pha t¿p mangan theo ph¤¢ng pháp phÁn āng pha rÅn. Ành h¤çng cÿa ch¿t trÿ chÁy và các axit hāu c¢.
Ành h¤çng cÿa hàm l¤ÿng mangan khi không và có bã sung axit boric Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Ành h¤çng cÿa hàm l¤ÿng axit boric Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng mát sß ch¿t trÿ chÁy axit boric, natri sunfat, natri clorua, natri cacbonat Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa axit axetic, xitric, oxalic, ascorbic, amoniac (có bã sung axit boric) Ãn c¤ång á phát quang.
Ành h¤çng cÿa hàm l¤ÿng axit oxalic Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¿u trúc tinh thể. Hình thái và cỡ h¿t cÿa sÁn ph¿m.
Ành h¤çng cÿa mát sß ion kim lo¿i Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa các ion kim lo¿i kiềm K+, Li+, Na+ Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa hàm l¤ÿng Li+ Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa tỷ lá Li+/Al3+ Ãn c¤ång á phát quang.
KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa hàm l¤ÿng mangan khi bã sung Li+/Al3+ Ãn c¤ång á phát quang. KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa axetic, oxalic, xitric, ascorbic và amoniac (khi có bã sung Li+/Al3+) Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn ặc tính tinh thể.
Hình thái và cỡ h¿t cÿa mÁu 9. Nghiên cāu tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm orthosilicat pha t¿p mangan theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m. KhÁo sát mát sß chà á công nghá theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m. So sánh c¤ång á phát quang cÿa mÁu iều chà theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa và áng kÃt tÿa - t¿m.
KhÁo sát să biÃn ãi mÁu tiền ch¿t theo nhiát á. Ành h¤çng cÿa náng á Zn2+ Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Ành h¤çng cÿa thåi gian làm già kÃt tÿa. KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa nhiát á t¿o kÃt tÿa.
KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa hàm l¤ÿng Mn2+ Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Đánh giá mát sß ặc tính cÿa sÁn ph¿m. KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa mát sß ch¿t khoáng hóa/ trÿ chÁy và các axit hāu c¢ Ãn ặc tính phát quang cÿa kÁm orthosilicat pha t¿p mangan. Ành h¤çng cÿa mát sß ch¿t khoáng hóa Ãn c¤ång á phát quang.
Ành h¤çng cÿa axit boric 1,5% mol và mát sß axit hāu c¢ Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa axit boric 1,5% mol và hàm l¤ÿng axit axetic Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa axit axetic 1,5% mol và hàm l¤ÿng axit boric Ãn c¤ång á phát quang. KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¤ång á phát quang.
KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa ion PO43-. Ành h¤çng cÿa hàm l¤ÿng ion PO43- Ãn c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¿u trúc và c¤ång á phát quang cÿa sÁn ph¿m. Đặc iểm phã EDS và Ánh SEM.
KhÁo sát Ánh h¤çng cÿa mát sß ion kim lo¿i kiềm thã. KhÁo sát să biÃn ãi mÁu tiền ch¿t theo nhiát á. Ành h¤çng cÿa tỷ lá Mg2+: Zn2+ lên khÁ năng t¿o dung dách rÅn kÁm magie orthosilicat pha t¿p mangan. Ành h¤çng cÿa tỷ lá Ca2+: Zn2+ lên khÁ năng t¿o dung dách rÅn.
Ành h¤çng cÿa tỷ lá Ba2+: Zn2+ lên khÁ năng t¿o dung dách rÅn. Ành h¤çng cÿa tỷ lá Sr2+: Zn2+ lên khÁ năng t¿o dung dách rÅn. Đánh giá c¤ång á phát quang cÿa các mÁu. Tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm magie orthosilicat pha t¿p mangan.
KhÁo sát să biÃn ãi mÁu tiền ch¿t theo nhiát á. So sánh c¤ång á phát quang cÿa mÁu tãng hÿp theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa và ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m. Ành h¤çng cÿa să thay ãi tỷ lá Mg2+: Zn2+ Ãn c¤ång á phát quang. Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn c¿u trúc tinh thể và ặc tính phát quang cÿa sÁn ph¿m.
Ành h¤çng cÿa axit boric và axit axetic Ãn ặc tính sÁn ph¿m. So sánh ph¤¢ng pháp phÁn āng pha rÅn và ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m khi tãng hÿp ch¿t phát quang kÁm orthosilicat pha t¿p mangan. Nhāng óng góp mãi cÿa luÃn án. 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH Đà CÔNG BÞ CþA LUÀN ÁN.
110 TÀI LIàU THAM KHÀO. 1 vi DANH MĀC CÁC KÝ HIàU VÀ CÁC CHĀ VIÀT TÂT STT Chữ vi¿t tắt Tên đầy đÿ ký hiáu 1 DSC nhiát l¤ÿng quét vi sai (differential scanning calorimetry) 2 DTA phân tích nhiát vi sai (differential thermal analyis) 3 TGA phân tích nhiát trãng l¤ÿng (thermogravimetry analysis) 4 EDS phã tán x¿ năng l¤ÿng tia X (energy dispersive X-ray spectroscopy) 5 SEM kính hiển vi ián tÿ quét (scanning electron microscopy) 6 XRD nhißu x¿ tia X (x-ray diffraction) 7 IR phã háng ngo¿i (infrared) 8 PL quang phát quang (photoluminescence) 9 TEOS Tetraethyl orthosilicat (Si(OC2H5)4) 10 TLTK Tài liáu tham khÁo vii DANH MĀC CÁC BÀNG BÁng 1. 1 Mát sß công trình nghiên cāu tãng hÿp ch¿t phát quang Zn2SiO4:Mn2+ theo ph¤¢ng pháp phÁn āng pha rÅn. 2 Mát sß công trình nghiên cāu tãng hÿp ch¿t phát quang Zn2SiO4: Mn2+ theo ph¤¢ng pháp sol – gel.
3 Mát sß công trình nghiên cāu tãng hÿp ch¿t phát quang Zn2SiO4:Mn2+ theo ph¤¢ng pháp thÿy nhiát. 1 Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn kích th¤ãc, ặc tính tinh thể. 2 Ký hiáu các mÁu vãi hàm l¤ÿng Li+ t¤¢ng āng. 3 Ký hiáu các mÁu vãi hàm l¤ÿng Li+/Al3+ t¤¢ng āng.
4 Ký hiáu các mÁu vãi hàm l¤ÿng Mn2+ t¤¢ng āng. 5 Ành h¤çng cÿa nhiát á nung Ãn kích th¤ãc, ặc tính tinh thể cÿa các mÁu nung ç nhiát á khác nhau. 6 Ký hiáu các mÁu iều chà theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m và ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa. 7 Ký hiáu các mÁu tiền ch¿t theo náng á Zn2+.
8 Ký hiáu các mÁu tiền ch¿t theo thåi gian làm già kÃt tÿa. 9 Ký hiáu các mÁu tiền ch¿t theo nhiát á kÃt tÿa 25oC - 80oC. 10 Ký hiáu các mÁu tiền ch¿t theo hàm l¤ÿng Mn2+. 11 Ký hiáu các mÁu iều chà theo ph¤¢ng pháp áng kÃt tÿa - t¿m có thêm các ch¿t trÿ chÁy .