Nghiên cứu phổ quang phát quang của vật liệu nền Halosulphate pha tạp nguyên tố đất hiếm

Bài báo trình bày các kết quả thực hiện quy trình điều chế vật liệu phát quang nền halosulphate pha tạp và đồng pha tạp các nguyên tố đất hiếm sử dụng kết hợp phương pháp hóa ướt với phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống. Một số khảo sát ban đầu cho thấy, việc sử dụng kết hợp hai phương pháp đã nêu là lựa chọn thích hợp để điều chế loại vật liệu phát quang này: Đặc trưng phổ quang phát quang ( Photoluminescence - PL) của vật liệu do các tâm ion đất hiếm quyết định, bên cạnh quá trình kích thích trực tiếp lên tâm phát quang và mạng chủ còn có quá trình truyền năng lượng từ tâm Ce3+ sang tâm Dy3+ trong vật liệu KMgSO4Cl:Ce,Dy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phổ quang phát quang của vật liệu nền Halosulphate pha tạp nguyên tố đất hiếm TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 53, 2009 NGHIÊN CỨU PHỔ QUANG PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU NỀN HALOSULPHATE PHA TẠP NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM Lê Văn Tuất, Bùi Tiến Đạt, Thái Ngọc Ánh Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế TÓM TẮT Bài báo trình bày các kết quả thực hiện quy trình điều chế vật liệu phát quang nền halosulphate pha tạp và đồng pha tạp các nguyên tố đất hiếm sử dụng kết hợp phương pháp hoá ướt với phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống. Một số khảo sát ban đầu cho thấy, việc sử dụng kết hợp hai phương pháp đã nêu là lựa chọn thích hợp để điều chế loại vật liệu phát quang này. Đặc trưng phổ quang phát quang (Photoluminescence – PL) của vật liệu do các tâm ion đất hiếm quyết định, bên cạnh quá trình kích thích trực tiếp lên tâm phát quang và mạng chủ còn có quá trình truyền năng lượng từ tâm Ce3+ sang tâm Dy3+ trong vật liệu KMgSO4Cl:Ce,Dy. I. Mở đầu Vật liệu phát quang đã và đang được ứng dụng sâu rộng trong nhiều lĩnh vực khác Dung dịch xSO4 (x=Mg, Zn, …) nhau: kỹ thuật chiếu sáng, kỹ thuật hiển thị Dung dịch yCl (y=K, Na,…) và cảnh báo (các loại màn hình), thông tin sợi quang, đo liều bức xạ ion hóa… Tiếp tục tìm kiếm vật liệu phát quang mới, có đặc trưng Dung dịch RE2(SO4)3 (RE=Eu, Dy, …) quang phổ thích hợp với các đòi hỏi ứng Dung dịch yxSO4Cl:RE dụng thực tế, là công việc thường xuyên của Sấy 800C, 8h nhiều nhóm nghiên cứu khoa học trên khắp Sấy 1500C, 4h thế giới [1]. Vì vậy, bên cạnh những thành công đã được khẳng định trong việc nghiên Bột tinh thể yxSO4Cl:RE cứu và phát triển ứng dụng nhóm vật liệu Nung, ủ phát quang nền sulphate pha tạp, đồng pha tạp nguyên tố đất hiếm, gần đây một số nhà Vật liệu yxSO4Cl:RE khoa học Ấn Độ (S.V. Moharil, S.C. Gedam, Hình 1. Phương pháp hóa ướt chế tạo vật S.J. Dhoble,…) đã quan tâm nghiên cứu họ liệu halosuphate pha tạp ion đất hiếm vật liệu nền halosulphate pha tạp các nguyên tố đất hiếm, mà tiêu biểu là vật liệu KMgSO4Cl:RE. Theo nhóm tác giả này: do có một số ưu thế như dễ chế tạo, hiệu suất quang phát quang cao nên vật liệu nền halosulphate hứa hẹn có nhiều ứng dụng [2, 3]. Vật liệu nền halosulphate pha tạp các ion đất hiếm được điều chế bằng phương 177 pháp hoá ướt (The wet chemical method). Quy trình của phương pháp được khái quát theo sơ đồ trên hình vẽ 1. Khối lượng các vật liệu ban đầu được tính toán và cân theo tỉ lệ xác định sao cho thu được khối lượng sản phẩm và nồng độ pha tạp theo ý muốn. Lần lượt hòa tan từng phối liệu với lượng nước cất hai lần vừa đủ, phối trộn thành dung dịch hỗn hợp và chưng cất, nung ủ, cuối cùng thu được vật liệu phát quang dạng bột. Từ sơ đồ ta thấy, để thu được dung dịch sulphate đất hiếm, trước hết phải dùng axit sulphuaric (H2SO4) sulphate hóa các oxit đất hiếm, do vật liệu ban đầu chứa nguyên tố đất hiếm thường ở dạng oxit (RE2O3). Việc dùng axit sulphuaric ít nhiều sẽ gây ô nhiễm môi trường. Đồng thời, bước cuối cùng của quy trình cũng giống như phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống, nung ủ vật liệu ở nhiệt độ cao để hoàn tất việc pha tạp, ổn định cấu trúc và đặc trưng quang phổ của vật liệu [2, 3]. Như vậy, việc chế tạo vật liệu có thể thực hiện theo phương pháp sửa đổi: kết hợp phương pháp hóa ướt với phương pháp phản ứng pha rắn. Quy trình của Dung dịch xSO4 (x=Mg, Zn, …) phương pháp được mô tả bằng sơ đồ trên hình vẽ 2. Dùng phương pháp đó, có thể Dung dịch yCl (y=K, Na,…) Sấy 800C, 8h vừa tránh gây ô nhiễm môi trường vừa Sấy 1500C, 4h cải thiện được hiệu suất phát quang của vật liệu. Đó chính là mục tiêu nghiên cứu Bột tinh thể yxSO4Cl của chúng tôi trình bày trong bài báo này. Oxit đất hiếm, RE2O3 II. Thực nghiệm Nghiền, trộn và nung ủ Vật liệu nền halosulphate pha tạp các nguyên tố đất hiếm được chế tạo theo Vật liệu yxSO4Cl:RE cả hai phương pháp: hóa ướt và sửa đổi. Hình 2. Phương pháp sửa đổi: kết hợp phương Cấu trúc vật liệu được kiểm tra ...