SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION CE3+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHÁT QUANG CỦA ION MN2+ , CR3+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN

Chia sẻ: Nguyen Phuong Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo đưa ra một số kết quả khảo sát phổ phát quang của các vật liệu Aluminate, 2+ 3+ Silicate có pha tạp ion kim loại chuyển tiếp Mn , Cr . Và phổ phát quang của các mẫu này có pha 3+ thêm ion đất hiếm Ce . Từ các kết quả thu được tác giả đi đến một số kết luận về sự truyền năng lượng từ các ion đất hiếm sang ion kim loại chuyển tiếp trong các vật liệu nền

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION CE3+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHÁT QUANG CỦA ION MN2+ , CR3+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION CE3+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHÁT QUANG CỦA ION MN2+ , CR3+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN THE EFFECTS OF ION CE3+ TO INTENSION LUMINESCENT OF ION MN2+ , CR3+ IN SOME BASE MATERIAL SVTH: Đặng Thị Lệ Hằng Lớp 06SVL, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm GVHD: Nguyễn Văn Cường Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư Phạm TÓM TẮT Bài báo đưa ra một số kết quả khảo sát phổ phát quang của các vật liệu Aluminate, 2+ 3+ Silicate có pha tạp ion kim loại chuyển tiếp Mn , Cr . Và phổ phát quang của các mẫu này có pha 3+ thêm ion đất hiếm Ce . Từ các kết quả thu được tác giả đi đến một số kết luận về sự truyền năng lượng từ các ion đất hiếm sang ion kim loại chuyển tiếp trong các vật liệu nền khác nhau. ABSTRACT This paper advances some result on luminescent spectral survey o f Aluminate, Silicate 2+ 3+ 2+ 3+ material doped with Mn , Cr and luminescent spectral of this sample codoped with ( Mn , Ce ), 3+ 3+ (Cr , Ce ) . By experimental result, the author abstracts some conclusion about energy transfer from Rare – Earth ion to transition metal ion in some base material. 1. Đặt vấn đề Vật liệu phát quang đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống: kĩ thuật chiếu sáng, kĩ thuật hiển thị và cảnh báo, đo bức xạ ion…Vì vậy việc tìm ra các vật liệu phát quang mới có phổ phát quang thích hợp với mục đích sử dụng là vấn đề được các nhà khoa học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới quan tâm. Truyền năng lượng là một trong những phương pháp hiện đại để chế tạo các vật liệu phát quang có màu sắc mong muốn. Đó là phương pháp sử dụng hệ thống các vật liệu phát quang đã biết để chế tạo các chất phát quang mới bằng cơ chế truyền năng lượng. Trong cơ chế này, các tâm tăng nhạy sử dụng năng lượng phát xạ của mình để kích thích sự phát xạ của các tâm kích hoạt khác để tạo ra các chất phát quang với yêu cầu đặc biệt về màu sắc. Sự truyền năng lượng đã được nghiên cứu rất nhiều trong thời gian gần đây đặc biệt là từ Ce3+, Eu2+ sang Mn2+ trong mạng chủ CaSiO3 bởi tiềm năng ứng dụng của chúng trong việc tạo ra ánh sáng trắng của đèn LED[4]. Ce3+, Eu2+ có thể hấp thụ ánh sáng tử ngoại đặc biệt là gần vùng tử ngoại trong vài mạng chủ và Mn2+ có thể phát xạ ánh sáng đỏ qua sự truyền năng lượng từ Ce3+, Eu2+ sang Mn2+. Trên những nền tảng đã có, tác giả đã nghiên cứu “ Sự ảnh hưởng của ion đất hiếm Ce3+ đến cường độ phát quang của các ion kim loại chuyển tiếp Mn2+, Cr3+ trong các vật liệu nền Aluminate và Silicate”. Mục đích của đề tài là kiểm tra trong mạng chủ Aluminate, Silicate có xảy ra sự truyền năng lượng từ Ce3+ đến Mn2+. Và cũng là ion kim loại chuyển tiếp có cấu hình tương tự Mn2+(3d5) thì liệu ion Cr3+(3d3) có nhận được năng lượng từ Ce3+ truyền sang như Mn2+ hay không? Nếu có thì cường độ phát quang của vật liệu sẽ tăng bao nhiêu lần? 533
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 2. Thực nghiệm Các mẫu vật liệu được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Mẫu vật liệu nền CaSiO3 : Khối lượng của các chất CaCO3, thủy tinh vô định hình SiO2, MnCl2.4H2O, CeO, Li2CO3 được lấy theo tỉ lệ công thức Ca0.95SiO3: 0.05Mn2+, Ca0.93SiO3: 0.05Mn2+, 0.02(Ce3+,Li+) nghiền trong 3 giờ và nung ở 10000C/2giờ + 12000C/4giờ. Mẫu vật liệu nền CaAl2O4: Hỗn hợp CaCO3, Al2O3, MnCl2.4H2O, CeO, Li2CO3 lấy theo tỉ lệ phù hợp với các công thức Ca0.993Al2O4: 0.007Mn2+, Ca0.9916 Al2O4: 0.007Mn2+, 0.0014(Ce3+,Li+) được nghiền trong 3 giờ và nung ở 1300 trong 6 giờ. Mẫu vật liệu nền ZnAl2O4: Hỗn hợp Zn(CH3COO)2.2H2O, Al2O3, MnCl2.4H2O, CeO, Li2CO3 lấy theo tỉ lệ phù hợp với các công thức Zn0.99Al2O4: 0.01Mn2+, Zn0.986 Al2O4: 0.01Mn2+, 0.004(Ce3+,Li+) được nghiền trong 3 giờ và nung ở 13000C trong 6 giờ. Hỗn hợp Zn(CH3COO)2.2H2O, Al2O3, Cr(NO3)3 , Ce3+ cũng lấy theo tỉ lệ trong ZnAl2O4:1% Cr3+; ZnAl2O4: 1% Cr3+, 0,5% Ce3+ được nghiền trong 3 giờ và nung ở 13000C trong 6 giờ. Các mẫu được làm sạch, sau đó đo nhiễu xạ tia X trên máy SIMENS D5005 để kiểm tra mẫu và tiến hành đo phổ phát quang trên hệ đo huỳnh quang FL3 của trường Đại Học khoa học tự nhiên Hà Nội. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Mẫu vật liệu nền CaSiO3 Theo [4] thì có sự truyền năng lượng từ Ce3+ đến Mn2+ trong mạng chủ CaSiO3 . Để kiểm tra điều này, tác giả đã tiến hành chế tạo các mẫu vật liệu nền CaSiO3 thành phần hóa học chỉ có Mn2+ mà không có Ce3+, và mẫu có pha tạp đồng thời cả Mn2+ và Ce3+. 3+ 1+ 2+ CaSiO3: Ce ,Li ,Mn 2+ 100000 CaSiO3: Mn 80000 60000 Intensity (a.u.) 40000 20000 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Wavelength (nm) Hình 3.1. Phổ phát quang của Ca0,95 SiO3: 0.05Mn2+ và phổ phát quang của Ca0,93 SiO3: 0.05Mn2+ , 0.02(Ce3+,Li+) Nhận xét: - Dạng phổ phát quang của hai mẫu giống nhau, đều có đỉnh ở 600nm - Cường độ phát quang của mẫu pha Ce3+ cao hơn mẫu không pha Ce3+ 2.5 lần. 534
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 3.2. Mẫu vật liệu nền CaAl2O4 3+ 1+ 2+ CaAl2O4:Ce ,Li ,Mn 300000 2+ CaAl2O4:Mn 250000 200000 Intensity (a.u.) 150000 100000 50000 0 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength (nm) Hình 3.2. Phổ phát quang của Ca0,993 Al2O4: 0,007Mn2+ và Ca0,9916 Al2O4: 0,007Mn2+,0,0014(Ce3+,Li+) Nhận xét: - Dạng phổ phát quang của hai mẫu không thay đổi, đều có đỉnh ở 544nm. - Mẫu có pha thêm Ce3+ thì cường độ phát quang cao xấp xỉ 2 lần so với mẫu không pha Ce3+. 3.3. Mẫu vật liệu nền ZnAl2O4 pha Mn2+ 3+ 1+ 2+ ZnAl2O4: Ce ,Li ,Mn 2+ ZnAl2O4: Mn 10000000 8000000 Intensity (a.u.) 6000000 4000000 2000000 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Wavelength (nm) Hình 3.3. Phổ phát quang của Zn0,99 Al2O4: 0,01Mn2+ và phổ phát quang của Zn0,986 Al2O4: 0,01Mn2+, 0,004 (Ce3+,Li+) Nhận xét: - Dạng phổ phát quang của hai mẫu không thay đổi, đều có đỉnh ở 509nm. - Mẫu có pha thêm Ce3+ thì cường độ phát quang cao xấp xỉ 3 lần so với mẫu không pha Ce3+. 535
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 3.4. Mẫu vật liệu nền ZnAl2O4 pha Cr3+ 3+ 3+ ZnO.Al2O3: Ce , Cr 3+ ZnO.Al2O3: Cr x10 16000000 14000000 12000000 10000000 Intensity (a.u.) 8000000 6000000 4000000 2000000 0 650 700 750 Wavelength (nm) Hình 3.4. Phổ phát quang của ZnAl2O4: 1%Cr3+ và phổ phát quang của ZnAl2O4: 1% Cr3+, 0,5% Ce3+ Nhận xét: - Dạng phổ phát quang của hai mẫu giống nhau, đều có đỉnh ở 686nm. - Mẫu có pha thêm Ce3+ thì cường độ phát quang cao xấp xỉ 35 lần so với mẫu không pha Ce3+. Thảo luận: - Các ion Mn2+, Cr3+, Ce3+ thay thế cho các ion kim loại kiềm trong mạng chủ. Li+ được pha vào để bù đắp sự chênh lệch điện tích giữa Ce3+ và Mn2+. - Mn2+, Cr3+ đóng vai trò là các tâm phát quang, Ce3+ là đồng kích hoạt giúp tăng cường độ phát quang của vật liệu. - Sự tăng cường độ phát quang được giải thích là do sự truyền năng lượng từ Ce3+ đến Mn2+ và Cr3+. - Sở dĩ có sự truyền năng lượng là do phát xạ của ion Ce3+ che phủ một vài dịch chuyển hấp thụ của Mn2+ và Cr3+. Hay nói cách khác phổ kích thích của Mn2+ , Cr3+ có sự tương đương với phổ phát xạ của Ce3+ dẫn đến có sự truyền năng lượng từ Ce3+ đến Mn2+ và Cr3+. 4. Kết luận - Theo các nghiên cứu trước đây cũng như kết quả của đề tài, cho thấy có truyền năng lượng từ ion Ce3+ đến ion Mn2+ và Cr3+. Và sự truyền năng lượng này không chỉ xảy ra trong các vật liệu nền Silicate mà còn xảy ra ở các vật liệu nền Aluminate. - Hiệu quả tăng cường độ phát quang của các đồng pha tạp (Ce3+, Mn2+), (Ce3+, Cr3+) đã mở rộng khả năng ứng dụng phương pháp truyền năng lượng từ các ion đất hiếm sang ion kim loại chuyển tiếp để tạo ra nhiều vật liệu phát quang với màu sắc mong muốn. 536
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang và kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội. [2] Nguyễn Văn Đến (2002), Quang phổ nguyên tử và ứng dụng, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. [3] Long persisten phosphor (2006), Journal of luminescene. [4] Shi Ye, Xiao – Ming Wang, and Xi – Ping Jing, Energy Transfer among Ce3+, Eu2+, and Mn2+ in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society (2008) [5] Đinh Thanh Khẩn (2008), “Ảnh hưởng của ion Mn2+ lên phổ phát quang của vật liệu CaAl2O4”, Hội nghị Sinh viên nghiên cứu khoa học thành phố Đà Nẵng lần thứ 6. 537