Tải bản đầy đủ (.pdf) (140 trang)

Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và tính chất của chất phát quang ytri silicat kích hoạt bởi xeri, europi và tecbi

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.05 MB, 140 trang )


1
MỞ ĐẦU


[18]






phát quang 
á
 
 nano và 

Trong 


 

thù hình khác nhau (Y
2
SiO
5

1
và X
2
; còn Y


2
Si
2
O
7
 
 
    

        t phát



ytri “Nghiên cứu tổng hợp, cấu

2
trúc và tính chất của chất phát quang ytri silicat kích hoạt bởi xeri, europi và
tecbi”.
Mục tiêu của luận án là: 

2
SiO
5

1
, X
2

Y
2

Si
2
O
7


Phương pháp nghiên cứu là
- 



 


3+
, Ce
3+
và Tb
3+




 

   nêu             


 


các  


  

3

91 27 
77 

4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Lý thuyết về chất phát quang
1.1.1 Các thuật ngữ liên quan đến chất phát quang và sự phát xạ của chất phát
quang
-  

- 
- 



 







1.1.2 Các nguồn năng lượng thường sử dụng để kích thích chất phát quang
 Quá trình
 
Tia  Phát quang catôt
Tia  

 nh quang

5
Tia X 
Tia  
 
Các quá trình phonon
 
 Phát quang do ma sát
 
1.1.3 Thời gian xảy ra các quá trình năng lượng trong chất phát quang
: 10
-18
giây
: 10
-8
 )
: 10
-6

-3

K






, 
kích 


1.2 Chất phát quang vô cơ
1.2.1 Thành phần chất phát quang vô cơ

 

- 

6
các 
2
SiO
4
,

ZnS, CaWO
4
,
Y
2
SiO
5
,



- 
  
2+
, Eu
3+
,
Ag
+
,


               


 

a
YO
b
:N
x
,

YO
b
ôxy)



: [(l-x)(M
a
YO
b
).xNYO
b
].
1.2.2 Cơ sở lựa chọn chất phát quang
1.

               at,



 
 

7

- Các

            

ôxy hóa 

IA, IIA, IIIB, IVB, IIB, IIIA, IVA


 



- 
  các


8

hát quang - Các


4-


2
O
7
2-
,
SiO
5
2-

ôxy  nhóm:
IIIA, IVA, VA, VIA & VIIA
ôxy hóa 
- 


- Các


ôxy hóa 
ôxy IVB, VB & VIB.



9
ôxy

Tl
+
), nhóm II và VI (CaS: Mn
2+
) 
1.2.2.2 

ôxy hóa 


 - Các


ôxy hóa 



 thái
ôxy hóa 

- 
 



10

- ôxy hóa 
 
[67].
              

sau:


1.2.3 Cơ chế phát quang
          
 1.6:



0



11
- 

0
;
- 
0


thích A
2
(10
-11
s);
-   
2
   

1
 

-8
s);
- 

1

0
(10
-9
s  10s);
- 
           

[20].



 




[67].

[69]:

12



          



o
và r
1







           





phá
(i) 1s p

Khoảng cách
Năng lượng tổng E
 b

13
(ii) ns
2

snp
+
, In
+
, Ge
2+
, Sn
2+
, Pb
2+
, As
3+
, Sb
3+
,
Bi
3+
, Cu
+

, Ag
+
, Au
+
,
(iii) nd
10

d
9
(n+1)s
+
, Ag
+
và Au
+

nhóm IIB  VIA.
(iv) 3d
n

d
n
, 4d
n

d
n
 
hai.

(v) 4f
n

f
n
,

5d
n

d
n

(vi) 4f
n

f
n-1
5d
3+
, Tb
3+
, Sm
3+
, Eu
3+
, Tm
3+
và Yb
3+

.
(vii)            
obitan 
VO
4
3-
, MoO
4
2-
và WO
4
2-
.
phát quang

 

 


0

0

Các quá trình 
 
0
 
0
  

1
; quá trình

0

0

0

1
;

1

0
.


14

kích thích [67].
1.2.4 Ứng dụng chất phát quang
 phát quang 

phát 
- [54];
- [22];
- [62], màn hình
             
[23, 24][68, 89]


 
2
O
3
:Eu, Y
2
SiO
5
:Tb, Y
2
SiO
5
:Ce [79].
- 
[17]
- [33];
- [33, 37].
[3]



sáng 
                


2+
, Ce
3+
, Gd

3+
, Tb
3+
, Y
3+

Eu
3+
.

phát 

15

  ánh sáng trong vùng 



1.3 Chất phát quang đất hiếm
1.3.1 Cấu tạo vỏ điện tử và đặc tính phát quang của các ion đất hiếm
Các 
lantanit (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) 

it 
C

2


 RE

3+

 
3+
là 4f
n
5s
2
5p
6
 1.1:

16
[74]

              
 sao cho


J = Jmin = L-

 
2s+1
L
J

 RE
3+



17


3+
- 
 


18
-



- 

chúng cùng tính


 




                 
Hamilton V
c





nguyên nhân:
- 
;
- Tách m do trv n   nguyên t    mt
mng n nào ó, có s  tác ca ng v  n i các ion   làm
cho hàm sóng ca các ion này u long gây ra smc;
- Tách mc do  tác spin: ion   có lp v 4f ca c  y
n t, d ti hình thành c  t nhau i các mc n  khác
nhau do tng tác spin-spin và t-qu 

19

  

RE
3+
 
s

 [47]







5d  4f (Eu
2+
và Ce

3+

 4f (Eu
3+
, Tb
3+
, Gd
3+
, Yb
3+
, Dy
3+
, Sm
3+
, Tm
3+
, Er
3+
, Nd
3+
, ) [56].



20
1.3.2 Các dịch chuyển phát xạ và không phát xạ của các ion đất hiếm
1.3.2.1 

3


3










n


   




n- 1
5d 
thái 4f
n


n



1.3.2.2 


phát u


 
.

21


3








1.3.3 Đặc trưng quang phổ của các tâm phát quang Ce
3+
, Eu
3+

và Tb
3+

1.3.3.1 Tâm phát quang Ce
3+



3+

Ce: 1s
2
2s
2
2p
6

2
)5s
2
5p
6
6s
2

Ce
3+
: 1s
2
2s
2
2p
6

1
)5s
2

5p
6

Ion Ce
3+

2
F
5/2

2
F
7/2
m
-1


 
0
5d
1

3+


-1

 
3+


[69]:


1

thích 5d
1

3+

EM

22

b
2
 4f (
2
F
5/2
,

2
F
7/2
)
[77, 76].




3+

[27]
    
3+
      

440 nm [31, 30, 33, 38] 
nhau.

3+

[54].
1.3.3.2 Tâm phát quang Eu
3+
[12, 26, 39]

3+

Eu: 1s
2
2s
2
2p
6

7
)5s
2
5p

6
6s
2

Eu
3+
: 1s
2
2s
2
2p
6

6
)5s
2
5p
6

Khi Eu
3+



5
D
0

7
F

j

6
(j = 0   

7
F
j
[59].
Năng lượng (x10
3
cm
-1
)

23


3+
[75]

3+

5
D
0

7
F
2


[19, 39, 62]
[17].
1.3.3.3 Tâm phát quang Tb
3+



3+

Tb:

1s
2
2s
2
2p
6


(4f
9
)

5s
2
5p
6
6s
2


Tb
3+
:

1s
2
2s
2
2p
6


(4f
8
)

5s
2
5p
6

÷ 300nm.

3+


5
D
3,4


7
F
j

4f
8
(j = 0 ÷ 
5
D
3

7
F
j


5
D
4

7
F
j
.
Năng lượng (x10
3
cm
-1
)


24

sóng
(10
3
cm
-1
)


3+
[21]


3+

5
D
4

7
F
5


3+


[23].


5
D
3

5
D
4

3+

[82] [21]
3+


5
D
4

7
F
j
/
5
D
3

7
F
j

[15].
        
3+
  
[54][24]
[56].
1.4 Lý do lựa chọn đối tượng nghiên cứu của luận án
         

và 
[13] [60]:


[86]
Năng lượng (x10
3
cm
-1
)

25


và màng 





 


             


 

quang và tích 






quang 
[29], 

[71],
Ytri silicat có 

       
3+
      
3+
(0,094  

3+
(bán kính ion Ce
3+
là 0,1034 Eu
3+

là 0,095 nm

×