Cường độ huỳnh quang của chấm lượng tử CdTe phát xạ đỏ tăng bất thường bởi ion Cu2+

Bài viết nghiên cứu ảnh hưởng của ion Cu2+ đến tính chất hấp thụ và phát xạ huỳnh quang (PL) của chấm lượng tử CdTe tan trong nước để làm sáng tỏ tiềm năng ứng dụng của CLT CdTe làm cảm biến huỳnh quang phát hiện ion Cu2+.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cường độ huỳnh quang của chấm lượng tử CdTe phát xạ đỏ tăng bất thường bởi ion Cu2+ TNU Journal of Science and Technology 227(02): 54 - 60 UNEXPECTED PHOTOLUMINESCENCE ENHANCEMENT OF RED-EMITTING CdTe QUANTUM DOTS BY Cu2+ IONS Hoang Quang Bac1*, Vu Anh Duc1, Nguyen Thi Nhan1, Nguyen Van Hao2, Nguyen Van Quang1, Mai Xuan Dung1* 1Hanoi Pedagogical University 2, 2TNU - University of Sciences ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 07/12/2021 Size-dependent reactivity of semiconductor quantum dots (QDs) is of importance to deploy QDs to diverse applications such as Revised: 20/01/2022 photocatalysts, chemosensors, and QDs synthesis. Herein, we studied Published: 11/02/2022 the effects of Cu2+ on the absorption and photoluminescent properties of water-soluble CdTe QDs in order to demonstrate the application KEYWORDS potential of CdTe QDs as a photoluminescent sensor for Cu 2+ detection. Unexpectedly, while the photoluminescence (PL) of small CdTe quantum dots CdTe QDs, such as green or yellow emitting CdTe QDs changed Photoluminescent sensing slightly with increasing Cu2+ concentration from 10-8 M to 10-5 M the Copper ions PL intensity of red-emitting QDs increased by about 3.3 times. In the higher concentration regime, PL intensity of the small QDs decreased Photoluminescence while that of red-emitting QDs unchanged with Cu2+. Out results Water-soluble advise the uses of CdTe QDs of suitable size for Cu 2+ detection in the aqueous medium. CƯỜNG ĐỘ HUỲNH QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ CdTe PHÁT XẠ ĐỎ TĂNG BẤT THƯỜNG BỞI ION Cu2+ Hoàng Quang Bắc1, Vũ Anh Đức1, Nguyễn Thị Nhàn1, Nguyễn Văn Hảo2, Nguyễn Văn Quang1, Mai Xuân Dũng1* 1Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, 2Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Ngày nhận bài: 07/12/2021 Sự phụ thuộc của hoạt tính hóa học theo kích thước của chấm lượng tử bán dẫn (QDs) có vai trò quan trọng trong triển khai ứng dụng Ngày hoàn thiện: 20/01/2022 QDs vào các lĩnh vực như quang xúc tác, cảm biến hóa học và tổng Ngày đăng: 11/02/2022 hợp QDs. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của ion Cu2+ đến tính chất hấp thụ và phát xạ huỳnh quang (PL) của TỪ KHÓA chấm lượng tử CdTe tan trong nước để làm sáng tỏ tiềm năng ứng dụng của CLT CdTe làm cảm biến huỳnh quang phát hiện ion Cu2+. Chấm lượng tử CdTe Nằm ngoài dự đoán ban đầu, trong khi CLT nhỏ, phát xạ màu xanh lá Cảm biến huỳnh quang cây hoặc phát xạ màu vàng cường độ PL không thay đổi khi tăng nồng độ của Cu2+ từ 10-8 M lên 10-5 M, cường độ PL của CLT CdTe Ion đồng phát xạ đỏ tăng lên khoảng 3,3 lần. Ở vùng nồng độ Cu2+ lớn hơn, Huỳnh quang cường độ PL của CLT nhỏ giảm dần, trong khi PL của CLT lớn Tan trong nước không thay đổi đáng kể. Kết quả này gợi ý việc sử dụng CLT CdTe với kích thước phù hợp để phát hiện ion Cu2+ trong nước. DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5323 * Corresponding author. Email: xdmai@hpu2.edu.vn and hoangquangbac@hpu2.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 54 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(02): 54 - 60 1. Giới thiệu Chấm lượng tử (CLT) của chất bán dẫn đã và đang được nghiên cứu, triển khai ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như vật liệu chuyển đổi ánh sáng trong đèn LED [1], [2], chế tạo bán dẫn nhiệt độ thấp [3], [4], pin mặt trời [5], [6] và nhiều lĩnh vực khác. Dựa vào hiệu ứng giam hãm lượng tử, các tính chất quan trọng của CLT như vùng hấp thụ, vùng phát xạ, mức năng lượng của vùng dẫn hay vùng hóa trị có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các mục đích ứng dụng khác nhau bằng cách thay đổi kích thước của CLT. Xét về mặt cấu trúc, khi kích thước của CLT giảm dần, tỷ lệ các nguyên tử/ion trên bề mặt so với tổng số nguyên tử/ion của CLT tăng dần làm cho hoạt tính hóa học của CLT cũng thay đổi theo. Chẳng hạn, đối với CLT PbS, khi kích thước của CLT giảm mật độ ion S-2 trên bề mặt CLT cũng giảm theo làm cho CLT trở nên bền vững hơn với oxy [7]. Sự thay đổi của hoạt tính của CLT theo kích thước xuất phát từ sự thay đổi về diện tích bề mặt phân cách pha (diện tích càng lớn khi kích thước hạt CLT càng nhỏ) và “môi trường” hóa học của nguyên tử/ion trên bề mặt của CLT. Mặc dù các nguyên tử/ion trên bề mặt một phần được bền hóa bởi các phối tử, ví dụ các ion Cd2+ trên bề mặt của CLT CdTe được bền hóa bởi các nhóm thiol của glutathione (GSH), thioglycolic acid (TGA), mercaptopropionic acid (MPA) hay 1-thioglycerol (TGH) [8], [9] như khi xuất hiện chất lạ hay chất phân tích (CPT) các tương tác cạnh tranh: nguyên tử/ion bề mặt - phối tử và nguyên tử/ion bề mặt - CPT có thể thay đổi theo kích thước của CLT. Sự thay đổi cấu trúc hóa học bề mặt của CLT khi có mặt CPT dẫn tới những thay đổi đáng kể về tính chất phát xạ (cường độ và bước sóng) của CLT và có thể được khai thác để ứng dụng CLT làm cảm biến huỳnh quang trong phân tích [2], [7], [10]. CLT CdTe tan trong nước đã được nghiên cứu l ...