Luận Văn Tiến sĩ khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều trên nền ytri, ziriconi và tí

MỤC LỤC


MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH VÀ TRIỂN VỌNG NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU NANO THẤP CHIỀU 5
1.1. Mở đầu 5
1.2. Khái niệm về vật liệu và công nghệ nano . 5
1.3. Các tính chất đặc trưng của vật liệu nano 6
1.4. Phân loại vật liệu nano . 7
1.5. Xu hướng chế tạo vật liệu nano . 9
1.6. Huỳnh quang của các hợp chất đất hiếm cấu trúc nano 10
1.6.1. Đặc điểm chung của các nguyên tố đất hiếm . 10
1.6.2. Các quá trình phát quang của hợp chất đất hiếm . 12
1.6.2.1. Phát quang truyền năng lượng . 14
1.6.2.2. Phát quang chuyển đổi ngược . 17
1.6.3. Triển vọng ứng dụng và tình hình nghiên cứu một số vật liệu phát quang chứa đất hiếm 23
Kết luận chương 1 . 25

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT VẬT LIỆU NANO CẤU TRÚC THẤP CHIỀU 26
2.1. Lựa chọn phương pháp chế tạo vật liệu nano cấu trúc thấp chiều 26
2.1.1. Mở đầu 26
2.1.2. Phương pháp khuôn cứng . 26
2.1.2.1. Tổng hợp vật liệu dựa trên các đế rắn . 27
2.1.2.2. Tổng hợp vật liệu dựa trên các kênh trong vật liệu xốp 28
2.1.2.3. Tổng hợp vật liệu dựa trên các cấu trúc nano có sẵn 29
2.1.3. Phương pháp khuôn mềm . 29
2.1.3.1. Chế tạo vật liệu sử dụng các chất hoạt động bề mặt . 31
2.1.3.2. Chế tạo vật liệu sử dụng các chuỗi polime 31
2.1.4. Phương pháp khuôn mềm trong chế tạo các dạng cấu trúc nano thấp chiều khác nhau của các hợp chất chứa ytri và ziriconi 32
2.1.4.1. Quy trình chế tạo các hạt keo nano NaYF4:Er3+,Yb3+ . 34
2.1.4.2. Quy trình chế tạo các cấu trúc nano một chiều 35
2.1.4.3. Quy trình chế tạo các hạt nano trên nền ytri và ziriconi . 38
2.2. Các thiết bị đã sử dụng để nghiên cứu cấu trúc và tính chất của các vật liệu nano cấu trúc thấp chiều 40
2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi điện tử truyền qua . 40
2.2.2. Hệ nhiễu xạ kế tia X 40
2.2.3. Hệ thống phân tích nhiệt vi sai và phân tích nhiệt trọng lượng . 41
2.2.4. Hệ đo phổ hồng ngoại . 41
2.2.5. Hệ đo phổ huỳnh quang . 41
Kết luận chương 2 . 43

CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO THẤP CHIỀU TRÊN NỀN YTRI 44
3.1. Mở đầu . 44
3.2. Quá trình hình thành các hạt keo nano NaYF4:Er3+, Yb3+ . 44
3.3. Quá trình hình thành các cấu trúc nano một chiều trên nền ytri . 47
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng . 47
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 53
3.3.3. Ảnh hưởng của các loại khuôn mềm khác nhau 56
3.4. Quá trình hình thành các hạt nano Y2O3:Eu3+ ở áp suất cao (55at) . 58
3.5. Các phép đo phân tích nhiệt TDA và TGA 59
3.6. Pha tinh thể của các cấu trúc nano một chiều trên nền Y(OH)3 61
3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại khai triển Fourier của các thanh, ống nano Y(OH)3, Y2O3 66
3.8. Cơ chế hình thành các dạng cấu trúc nano một chiều của RE(OH)3 71
Kết luận chương 3 . 76

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO THẤP CHIỀU NỀN ZIRICONI 77
4.1. Mở đầu . 77
4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng và khuôn mềm đến quá trình hình thành các hạt nano ZrO2 và ZrO2:RE3+ 77
4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng . 78
4.2.2. Ảnh hưởng của khuôn mềm . 80
4.3. Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp 82
4.4. Ảnh hưởng của cách gia nhiệt đến hình dạng và cấu trúc pha tinh thể của các hạt nano ZrO2 và ZrO2:RE3+ 87
4.5. Ảnh hưởng của các quá trình xử lý nhiệt 89
4.6. Cơ chế hình thành các hạt nano ZrO2 . 92
Kết luận chương 4 . 94

CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG CỦA VẬT LIỆU NANO CẤU TRÚC THẤP CHIỀU TRÊN NỀN YTRI VÀ ZIRICONI 95
5.1. Mở đầu . 95
5.2. Tính chất quang của các cấu trúc nano thấp chiều trên nền ytri . 96
5.2.1. Phổ kích thích huỳnh quang của các hạt keo nano Y2O3:5%Eu3+ 96
5.2.2. Phổ huỳnh quang của các ống nano Y(OH)3:Eu3+ . 97
5.2.3. Phổ huỳnh quang của mẫu Y2O3:Eu3+ cấu trúc một chiều . 100
5.2.4. Phổ huỳnh quang của các hạt nano Y2O3:Eu3+ . 104
5.2.5. Phổ huỳnh quang của Y2O3:Eu3+&Tb3+ cấu trúc nano một chiều 106
5.3. Tính chất quang của các hạt keo nano NaYF4:Er3+ . 109
5.4. Tính chất quang của các hạt nano ZrO2:RE3+ (Eu3+, Tb3+, Er3+,Yb3+) 110
5.4.1. Phổ huỳnh quang của các hạt nano ZrO2:Eu3+ . 111
5.4.2. Phổ huỳnh quang của hạt nano ZrO2:Eu3+/Tb3+ . 114
5.4.3. Phổ huỳnh quang chuyển đổi ngược của các hạt nano ZrO2:Er3+ 115
5.4.4. Phổ huỳnh quang chuyển đổi ngược của ZrO2:Er3+& Yb3+ . 119
Kết luận chương 5 . 122

KẾT LUẬN 124
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 126
PHỤ LỤC 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO 132