Nghiên cứu chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan ở nhiệt độ thấp

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Chất phát quang

1.2. Một số thuật ngữ liên quan đến chất phát quang

1.3. Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc

1.4. Chất phát quang vô cơ

1.5. Cơ chế phát quang

1.6. Cơ sở các bước chuyển dời ion kích hoạt. Các trạng thái nguyên tử - số hạng nguyên tử

1.7. Các mức năng lượng của ion kích hoạt Mn2+

1.8. Chất phát quang silicat

1.9. Giới thiệu chung về silicat

1.10. Chất phát quang kẽm orthosilicat

1.11. Tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan

1.12. Phương pháp phản ứng pha rắn

1.13. Phương pháp đồng kết tủa

1.14. Một số phương pháp tổng hợp khác

1.15. Phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu

1.16. Phương pháp phân tích nhiệt

1.17. Phương pháp nhiễu xạ tia X

1.18. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X

1.19. Phương pháp hiển vi điện tử quét

1.20. Phương pháp đo phổ phát quang

1.21. Phương pháp phổ hồng ngoại

1.22. Một số nhận xét rút ra từ tổng quan

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Các thiết bị và hoá chất cần thiết

2.2. Tổng hợp sản phẩm

2.3. Tổng hợp chất phát quang Zn2SiO4:Mn theo phương pháp phản ứng pha rắn

2.4. Tổng hợp chất phát quang Zn2SiO4:Mn theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm và phương pháp đồng kết tủa

2.5. Tổng hợp chất phát quang kẽm kim loại kiềm thổ orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm

2.6. Phân tích cấu trúc và tính chất của kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp phản ứng pha rắn

3.2. Ảnh hưởng của chất trợ chảy và các axit hữu cơ

3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng mangan khi không và có bổ sung axit boric đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng axit boric đến cường độ phát quang

3.5. Ảnh hưởng một số chất trợ chảy axit boric, natri sunfat, natri clorua, natri cacbonat đến cường độ phát quang

3.6. Ảnh hưởng của axit axetic, xitric, oxalic, ascorbic, amoniac (có bổ sung axit boric) đến cường độ phát quang

3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng axit oxalic đến cường độ phát quang

3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc tinh thể

3.10. Hình thái và cỡ hạt của sản phẩm

3.11. Ảnh hưởng của một số ion kim loại đến cường độ phát quang

3.12. Ảnh hưởng của các ion kim loại kiềm K+, Li+, Na+ đến cường độ phát quang

3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng Li+ đến cường độ phát quang

3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ Li+/Al3+ đến cường độ phát quang

3.15. Khảo sát Ảnh hưởng của hàm lượng mangan khi bổ sung Li+/Al3+ đến cường độ phát quang

3.16. Khảo sát Ảnh hưởng của axetic, oxalic, xitric, ascorbic và amoniac (khi có bổ sung Li+/Al3+) đến cường độ phát quang

3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến đặc tính tinh thể

3.19. Hình thái và cỡ hạt của mẫu 9

3.20. Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm

3.21. Khảo sát một số chế độ công nghệ theo phương pháp đồng kết tủa - tẩm

3.22. So sánh cường độ phát quang của mẫu điều chế theo phương pháp đồng kết tủa và đồng kết tủa - tẩm

3.23. Khảo sát sự biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ

3.24. Ảnh hưởng của nồng độ Zn2+ đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.25. Ảnh hưởng của thời gian làm già kết tủa

3.26. Khảo sát Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo kết tủa

3.27. Khảo sát Ảnh hưởng của hàm lượng Mn2+ đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.28. Đánh giá một số đặc tính của sản phẩm

3.29. Khảo sát Ảnh hưởng của một số chất khoáng hóa/ trợ chảy và các axit hữu cơ đến đặc tính phát quang của kẽm orthosilicat pha tạp mangan

3.30. Ảnh hưởng của một số chất khoáng hóa đến cường độ phát quang

3.31. Ảnh hưởng của axit boric 1,5% mol và một số axit hữu cơ đến cường độ phát quang

3.32. Ảnh hưởng của axit boric 1,5% mol và hàm lượng axit axetic đến cường độ phát quang

3.33. Ảnh hưởng của axit axetic 1,5% mol và hàm lượng axit boric đến cường độ phát quang

3.34. Khảo sát Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cường độ phát quang

3.35. Khảo sát Ảnh hưởng của ion PO43-

3.36. Ảnh hưởng của hàm lượng ion PO43- đến cường độ phát quang của sản phẩm

3.37. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc và cường độ phát quang của sản phẩm

3.38. Đặc điểm phổ EDS và Ảnh SEM

3.39. Khảo sát Ảnh hưởng của một số ion kim loại kiềm thổ

3.40. Khảo sát sự biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ

3.41. Ảnh hưởng của tỷ lệ Mg2+: Zn2+ lên khả năng tạo dung dịch rắn kẽm magie orthosilicat pha tạp mangan

3.42. Ảnh hưởng của tỷ lệ Ca2+: Zn2+ lên khả năng tạo dung dịch rắn

3.43. Ảnh hưởng của tỷ lệ Ba2+: Zn2+ lên khả năng tạo dung dịch rắn

3.44. Ảnh hưởng của tỷ lệ Sr2+: Zn2+ lên khả năng tạo dung dịch rắn

3.45. Đánh giá cường độ phát quang của các mẫu

3.46. Tổng hợp chất phát quang kẽm magie orthosilicat pha tạp mangan

3.47. Khảo sát sự biến đổi mẫu tiền chất theo nhiệt độ

3.48. So sánh cường độ phát quang của mẫu tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa và phương pháp đồng kết tủa - tẩm

3.49. Ảnh hưởng của sự thay đổi tỷ lệ Mg2+: Zn2+ đến cường độ phát quang

3.50. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc tinh thể và đặc tính phát quang của sản phẩm

3.51. Ảnh hưởng của axit boric và axit axetic đến đặc tính sản phẩm

3.52. So sánh phương pháp phản ứng pha rắn và phương pháp đồng kết tủa - tẩm khi tổng hợp chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan ở nhiệt độ thấp đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Kẽm orthosilicat là một loại vật liệu có khả năng phát quang tốt, đặc biệt khi được pha tạp với mangan. Mangan là ion kích hoạt quan trọng, giúp tăng cường tính chất quang của vật liệu. Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm hiểu sâu hơn về các tính chất quang của vật liệu này, cũng như các ứng dụng tiềm năng trong công nghệ quang học và vật liệu phát quang.

1.1. Tính chất quang của kẽm orthosilicat

Kẽm orthosilicat có cấu trúc tinh thể đặc biệt, cho phép nó hấp thụ và phát ra ánh sáng một cách hiệu quả. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, khi pha tạp mangan, tính chất quang của vật liệu này được cải thiện đáng kể. Sự hiện diện của ion Mn2+ trong cấu trúc tinh thể giúp tạo ra các trạng thái năng lượng mới, từ đó làm tăng cường khả năng phát quang. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực quang học, như đèn LED, màn hình hiển thị và các thiết bị quang học khác.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân tích quang phổ để đánh giá các tính chất quang của vật liệu. Các mẫu kẽm orthosilicat pha tạp mangan được chuẩn bị bằng cách sử dụng phương pháp tạo kết tủa và sau đó nung ở nhiệt độ thấp. Phương pháp này giúp duy trì các ion mangan trong trạng thái không bị oxi hóa, từ đó giữ được tính chất phát quang của vật liệu. Các phương pháp phân tích như nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử quét (SEM) cũng được sử dụng để xác định cấu trúc và hình thái của các mẫu vật liệu.

2.1. Chuẩn bị mẫu

Mẫu kẽm orthosilicat pha tạp mangan được chuẩn bị bằng cách trộn các nguyên liệu chính như kẽm oxit và silicat. Sau đó, mangan được thêm vào dưới dạng mangan oxit. Quá trình trộn diễn ra trong môi trường khí nitơ để ngăn chặn sự oxi hóa của mangan. Mẫu sau khi trộn được nung ở nhiệt độ thấp, giúp tạo ra cấu trúc tinh thể ổn định và tối ưu hóa tính chất phát quang của vật liệu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan có khả năng phát quang mạnh mẽ ở nhiệt độ thấp. Các mẫu vật liệu cho thấy sự phát quang rõ rệt khi được kích thích bằng ánh sáng UV. Đặc biệt, hàm lượng mangan trong mẫu có ảnh hưởng lớn đến cường độ phát quang. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc thêm các chất phụ gia như axit boric có thể cải thiện đáng kể tính chất quang của vật liệu. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu phát quang hiệu quả hơn trong tương lai.

3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng mangan

Hàm lượng mangan trong mẫu có ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ phát quang. Các mẫu có hàm lượng mangan tối ưu cho thấy cường độ phát quang cao nhất. Điều này cho thấy rằng, việc điều chỉnh hàm lượng mangan là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa tính chất quang của vật liệu. Nghiên cứu này cung cấp thông tin quý giá cho các nhà khoa học trong việc phát triển các vật liệu phát quang mới với hiệu suất cao.

Luận án tiến sĩ về nghiên cứu chất phát quang kẽm orthosilicat pha tạp mangan ở nhiệt độ thấp