1. Trang chủ >
  2. Luận Văn - Báo Cáo >
  3. Thạc sĩ - Cao học >
Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khảo sát phổ  Raman chúng tơi nhận thấy rằng  mẫu chế  tạo  ở  nhiệt độ 

200 oC có 2 đỉnh tại vị trí 666 cm­1 và 530 cm­1. Đây là hai đỉnh đặc trưng của ZTO 

đã được một số cơng trình cơng bố [13]. Đỉnh 530 cm­1 tương ứng mode F2g  được 

cho  là  liên quan đến dao động nội bộ  của 4 ngun tử  oxy ,  còn đỉnh 666  cm­1 

tương  ứng mode A1g  thì liên quan đến liên kết  kim loại­oxy  (M­O)  trong mạng 

bát diện.

Hình 3.4b là phổ Raman của các mẫu ZTO, ZnO và SnO 2. Như vậy, có thể 

thấy rõ là phổ  tán xạ  Raman của ZTO hồn tồn khác với phổ  Raman của ZnO, 

SnO2 (hình 3.4b).



Hình 3.. Phổ tán xạ Raman của mẫu ZTO và mẫu ZnSnO3

Tìm hiểu ảnh hưởng của nhiệt độ ủ mẫu lên phổ Raman của ZTO:



a) Đã ủ nhiệt trong khơng khí:

 (d1) ở 1100  oC; (d2) ở 900 oC; 

(d3) ở 700  oC



b) Chưa ủ nhiệt



Hình 3.. Phổ Raman của ZTO ủ nhiệt và chưa ủ nhiệt

Dựa vào phổ Raman hình 3.6a, ta thấy rằng trong phổ Raman của các mẫu  

đã qua ủ  nhiệt  ở nhiệt độ  cao vẫn xuất hiện hai đỉnh tán xạ  đặc trưng. So sánh  

hình 3.6a và hình 3.6b, ta thấy cường độ  của các đỉnh trong phổ  Raman tăng lên 

18



rõ rệt và đỉnh tán xạ hơi dịch về phia năng lượng cao khi mẫu được ủ ở nhiệt độ 

càng cao.

3.1.2. Tính hằng số mạng a

Bảng 3. . Bảng các giá trị của  và 

(hkl)



dhkl



(111)



4,992



3



0,200



1,732



(220)



3,056



8



0,327



2,828



(311)



2,610



11



0,383



3,316



(400)



2,163



16



0,462



4,000



(440)



1,528



32



0,654



5,656



 



Kết quả này phù hợp với hằng số mạng trong thẻ chuẩn đã được cơng bố 

trên thế giới (a = 0,865 nm, JCPDC thẻ số 24 ­1470).

3.1.3. Tính kích thước hạt tinh thể

Vậy kích thước hạt tinh thể ZTO tính theo mặt (311) là D = 76,4  nm.

3.2. Ảnh SEM của mẫu ZTO được chế tạo



Hình 3.. Ảnh SEM của mẫu ZTO

Kết quả chothycỏctinhth ZTOtoracúkớchthcmicrovnano,

chỳngcúhỡnhdnglcỏcthanh,tmnanobaoquanhcỏctinhthZTOtohnv

tphpthnhcỏcỏmcucúngkớnhkhong500nm700nm.

3.3.nhhngcatlmolZn/SnlờnshỡnhthnhphaZTO



Hỡnh3..PhXRDcacỏcmuchtocútlmolZn:Snkhỏcnhau:

TrongcỏcmuZTOchỳngtụich tocvicỏc t l khỏcnhauthỡ

mucútlmolZnSO4:SnCl4l10:6,25mmollchoraktquttnht.

19



3.4.nhhngcanngNaOHlờnshỡnhthnhphaZTO



80

60



(a)



350



SnO2



(b)



2500



(c)



ZnO



Hỡnh3..PhXRDcacỏcmuchtovinngNaOHkhỏcnhau

300



Zn2SnO4



Cư ờng độ(đơn vịtù y ý



100



Cư ờng độ (đơn vịtù y ý)



cư ờng độ(đơn vịtù y ý)



120



250



2000



TktqunytathyrngnhhngcanngNaOHnvichỡnh



40



200

150



1500

1000



thnhphatinhthZTOlrtln.VinngNaOHl1Mthỡphnngskt

20



50



tinhZTOttnht.

0



100



20



30



40



50



60



70



0



20



30



2 theta (độ)



40



50



60



70



500

0



20



30



2 theta (độ)



40



50



60



70



2 theta (độ)



3.5.nhhngcanhitchtolờnshỡnhthnhphatinhthZTO



Hỡnh3..PhXRDcacỏcmuZTOchtoticỏcnhitkhỏcnhau.

Saukhikhosỏtcỏcquytrỡnhcụngngh khỏcnhau,chỳngtụinhnthy

vimuchtotiiukinnhit200oC,tlmolZnSO4:SnCl4l10:6,25

mmol,nngNaOH1Mvithigianthynhit20hchoktquttnht.

3.6.nhhngcathigianthynhitlờnshỡnhthnhphaZTO



Hỡnh3..PhXRDcacỏcmuZTOcúthigianchtokhỏcnhau:

nhncmukttinhvikớchthchtkhụngquỏlnthỡthigian  

thủy nhiệt vào khoảng 20 h là tốt nhất.

3.7. Tính chất quang của ZTO

Phổ hấp thụ năng lượng UV­Vis



Hình 3.. Phổ hấp thụ UV – Vis của mẫu ZTO

Xác định được độ rộng vùng cấm Eg = 3.62 eV. Kết quả này là phù hợp so 

với một số kết quả được cơng bố trên thế giới [14,15,17,19].

Phổ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang:



327nm

4000000



20



Cuong do (d.v.t.y)



3000000



2000000



1000000



b)



a) Phổ huỳnh quang ZTO chế tạo ở 20  

h



b) Phổ kích thích huỳnh quang của 

mẫu ZTO.



d) Phổ kích thích huỳnh quang của  

ZnSnO

3.

Hình 3.. Phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang c

ủa ZTO và ZnSnO

3.

c) Phổ huỳnh quang của ZnSnO3



Ta thấy phổ  huỳnh quang xuất hiện hai đỉnh phát quang tại bước sóng  

khoảng 596 nm và 662 nm. Cơ  chế  phát quang của ZTO vẫn chưa rõ ràng, đỉnh 

huỳnh quang tại vùng ánh sáng cam (596 nm) có khả  năng là do sự  có mặt của 

các nút khuyết oxy hoặc sự  điền kẽ  của oxy. Đỉnh huỳnh quang tại vùng ánh 

sáng đỏ (662 nm) mà chúng ta quan sát được là do các nút khuyết cation ( VZn, VSn) 

gây ra.

Để  tìm hiểu về  ngun nhân tạo ra đỉnh huỳnh quang tại bước sóng 596  

nm chúng tơi đã tiến hành khảo sát phổ huỳnh quang của các mẫu được ủ  nhiệt  

trong khơng khí tại các nhiệt độ khác nhau.



Hình 3.. Phổ huỳnh quang kích thích tại bước sóng 370 nm của các mẫu được  

Qua đó ta có thể  kết luận sự  xuất hiện đỉnh huỳnh quang của ZTO tại  

bước sóng 596 nm là do ảnh hưởng của ngun tử oxy điền kẽ.

Vấn đề đặt ra là nguồn gốc của dải bức xạ màu cam là do sự có mặt của 

các nút khuyết oxy hay các ngun tử  oxy điền kẽ? Để  nghiên cứu kỹ  hơn vấn 

đề này chúng tơi đã tiến hành ủ nhiệt trong khơng khí các mẫu ZTO, từ đó khảo 

sát phổ huỳnh quang của mẫu sau khi ủ.



Hình 3.. Phổ huỳnh quang của mẫu ZTO sau khi ủ nhiệt ở trong khơng khí

Khi so sánh cường độ phổ huỳnh quang của các mẫu ủ nhiệt trong khơng  

khí, có thể  thấy rằng vị  trí các đỉnh gần như  khơng thay đổi, nhưng cường độ 

huỳnh quang của các mẫu đã qua ủ nhiệt thì tăng lên rõ rệt. Đến đây ta đã có thể 

kết luận được ngun nhân tạo ra đỉnh huỳnh quang màu cam tại bước sóng 596  

nm là do sự  điền kẽ  của các ngun tử  oxy. Thật vậy, khi  ủ  nhiệt trong khơng  

21



khí, các ngun tử  oxy khuếch tán từ  khơng khí vào mẫu, làm tăng nồng độ  các 

ngun tử oxy điền kẽ, dẫn đến cường độ đỉnh huỳnh quang tăng lên.

Phát hiện này khá đặc biệt, vì theo như một số tài liệu tham khảo [11,17],  

trong phổ  huỳnh quang của các mẫu ZTO đã qua  ủ  nhiệt trong khơng khí ở  500  

C, 600 oC, 700 oC cường độ bức xạ màu xanh ­ xanh lá cây giảm một cách nhanh  



o



chóng dưới sự gia tăng của nhiệt độ ủ. Điều này được các tác giả giải thích là do 

sự  khuếch tán của các ngun tử  oxy từ  khơng khí vào mẫu, khi mẫu được  ủ 

trong khơng khí, làm nồng độ  nút khuyết oxy giảm mạnh dẫn đến cường độ 

huỳnh quang giảm.

Để  khẳng định một lần nữa giả  thiết của mình về  nguồn gốc của dải 

huỳnh quang màu cam, chúng tơi tiến hành đo phổ huỳnh quang của ZTO ủ trong  

khơng khí và trong chân khơng. Nếu PL của mẫu ZTO  ủ  trong chân khơng có 

cường độ giảm thì giả thiết của chúng tơi là hợp lý.

Thực vậy, chúng ta hãy so sánh phổ  huỳnh quang của ZTO khi  ủ  trong  

khơng khí và ủ trong chân khơng:



Hình 3.. Phổ huỳnh quang của mẫu ZTO được ủ ở nhiệt độ 700 oC

Hình 3.17 cho thấy khi ủ mẫu trong khơng khí, cường độ đỉnh huỳnh quang 

cao hơn hẳn khi ủ trong chân khơng. Đó là do khi ủ trong chân khơng, các ngun 

tử oxy khuếch tán từ mẫu ra chân khơng, làm giảm nồng độ  ngun tử  oxy điền 

kẽ trong mẫu. Kết quả là cường độ huỳnh quang giảm. Hiện tượng này lại một  

lần nữa khẳng định nguồn gốc của đỉnh huỳnh quang tại bước sóng 596 nm là do 

sự điền kẽ của ngun tử oxy.

Khảo  sát tính chất quang chúng tơi thấy rằng các kết quả  thu được về 

năng lượng vùng cấm, phổ  huỳnh quang và phổ  Raman là phù hợp với kết quả 

của các nhóm nghiên cứu trên thế giới [9,13,14,19].



22



KẾT LUẬN

Trong q trình làm luận văn, mặc dù thời gian có hạn nhưng chúng tơi đã  

thu được một số kết quả sau:

Đã chế  tạo thành cơng tinh thể ZTO bằng phương pháp thủy nhiệt: ZTO  

thu được khá tinh khiết, có cấu trúc lập phương tâm mặt, hằng số  mạng a = 

(8,647  0,008)  , kích thước hạt tinh thể vào cỡ D = 76,4 nm.

Å

Tìm ra được tỷ lệ tối ưu cho các tiền chất cũng như điều kiện nhiệt độ và 

thời gian chế  tạo đối với sự  hình thành pha ZTO. Các tỷ  lệ  và điều kiện đó là 

ZnSO4:SnCl4 là 10:6,25 mmol, nồng độ NaOH 1 M, nhiệt độ thủy nhiệt là 200  oC 

trong thời gian là 20 h.

Nghiên cứu được các tính chất quang đặc trưng như: Phổ  huỳnh quang  

của các mẫu chế tạo được phát quang với đỉnh tại 596 nm và 662 nm, đỉnh huỳnh  

quang tại bước sóng 596 nm được giải thích là do sự điền kẽ của ngun tử oxy. 

Phổ hấp thụ quang học UV­Vis cho thấy độ rộng vùng cấm của ZTO bằng 3,62 

eV. Phổ tán xạ Raman có đỉnh tán xạ đặc trưng tại 666 cm­1 và 530 cm­1.

Đây là những kết quả bước đầu trong việc nghiên các tính chất nói chung  

và tính chất quang nói riêng của tinh thể  ZTO, nó là cơ  sở  để  chúng tơi có thể 

tiếp tục hướng nghiên cứu về  ZTO nhằm mục đích tìm ra nhiều  ứng dụng của  

ZTO trong cơng nghệ năng lượng theo hướng phát triển bền vững, thân thiện với 

mơi trường.



23



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×