Nghiên cứu tổng hợp tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie
lượt xem 3
download
Vật liệu nano bán dẫn là một trong những vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp điện như đèn LED, pin mặt trời, pin điện. Bài viết nghiên cứu tổng hợp vật liệu tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Nghiên cứu tổng hợp tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TINH THỂ NANO SILICON BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT KHỬ MAGIE Lê Thu Hường1, Jeong-Huyn Dam2 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: lethuhuong.86@gmail.com 2 Trường Đại học Quốc gia Chonnam, email: hdjeong2020@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG nhiệt khử magie tại 670C trong vòng 15 giờ dưới điều kiện khí argon trong lò nung. Sau Vật liệu nano bán dẫn là một trong những 15 giờ phản ứng trong lò nung, sản phẩm thu vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong công được được cho vào dung dịch HCl (20%) và nghiệp điện như đèn LED, pin mặt trời, pin khuấy trong vòng 5 giờ để loại hoàn toàn điện [1-4]. Silic là một trong những nguyên MgO và Mg còn dư. Sản phẩm được thu tố phổ biến, không độc hại và thân thiện với bằng phương pháp ly tâm và được rửa lại môi trường. Mặt khác, chấm lượng tử silicon nhiều lần bằng nước cất. Tinh thể nano (Si QD) cũng có những tính chất quang đặc silicon thu được ở dạng bột màu nâu. biệt như hiệu ứng giam giữ lượng tử [5]. Vật Cấu trúc tinh thể nano silicon được xác định liệu tinh thể nano silicon (Si NC) đã và đang bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (hình 2). Kết trở thành đối tượng nghiên cứu sôi động do những ứng dụng của chúng. Trong báo cáo quả nhiễu xạ tia X của bột tinh thể nano silicon này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vật liệu cho thấy các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của cấu tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt trúc lập phương kim cương tại góc 2θ theta là khử magie. 28,3°; 47,3°; 56,1°; 69,1°; 76,3°; và 88,0° tương ứng với các mặt mạng , , 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ , , , [6]. NGHIÊN CỨU Độ rộng bán cực đại của đỉnh nhiễu xạ (β) tại góc 28,3°, kích thước của hạt tinh thể nano Quá trình tổng hợp tinh thể nano silicon silicon được tính theo công thức Sherrer: bao gồm hai bước chính được trình bày 0.9 trong hình 1: i) Bước thứ nhất, tổng hợp hạt D [6] cos nano silica (SiO2 NP) từ tetraethyl orthosilicate (TEOS) trong mi-xel đảo. ii) Trong đó λ là bước sóng của tia X, β là độ Bước thứ hai, hạt nano silica được khử thành rộng bán cực đại của đỉnh nhiễu xạ và θ là tinh thể nano silicon bằng phương pháp góc nhiễu xạ. Brij® L4 (Chất hoạt Intensity (Arb. units) động bề mặt) TEOS TEOS NH4OH H2O SiO2 Siêu âm 10 mL H2O 1.6 mL (111) Dầu+H2O (8 mL) (220) (311) (400) (331) Mg, NaCl (Trạng thái rắn) Si NC SiO2 Si NC + MgO Ar, 670 Ԩ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Chất hoạt động bề mặt SiO2 2θ (degree) Hình 1. Sơ đồ quá trình tổng hợp Hình 2. Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu nano silicon của bột tinh thể nano silicon 427
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Kết quả cho thấy các hạt tinh thể nano Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của vật silicon có kích thước từ 5,4 - 12,0nm. Kết liệu tinh thể silicon (Hình 3a-b) cho thấy cấu quả này cũng được khẳng định ở ảnh hiển vi trúc hạt tinh thể nano đã được hình thành và có điện tử truyền qua TEM của tinh thể nano kích thước hạt trung bình là 10,6 ± 1,6nm. silicon (Hình 3a). a) b) Hình 3. (a) Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của tinh thể nano silicon; (b) Sự phân bổ kích thước hạt của tinh thể nano silicon Giản đồ EDX (Hình 4) cho thấy vật liệu pháp ly tâm. Sau đó gắn trên bề mặt với 1- tinh thể nano silicon bao gồm các nguyên tố octadecen (ODE-Si QD) bằng phản ứng ghép C (từ dung môi hoặc từ lưỡi đồng TEM), nhánh hydrocacbon tại 190°C. Vật liệu chấm nguyên tố Cu (từ lưỡi đồng TEM), nguyên tố lượng tử silicon thu được tan tốt trong các O (từ nano silica còn dư và nguyên tố Si từ dung môi hữu cơ (n-hexan, toluen, cloroform). tinh thể nano silicon). Phổ EDX cũng cho thấy không xuất hiện tín hiệu từ nguyên tố Mg chứng tỏ Mg đã được loại bỏ trong quá trình làm sạch tinh thể nano silicon. Vật liệu chấm lượng tử silicon có gắn hydro trên bề mặt hạt (H-Si QD) được tổng hợp từ vật liệu tinh thể nano silicon bằng phương pháp ăn mòn dung dịch HF theo sơ đồ ở hình 5. Sau khi quá trình ăn mòn bằng HF kết thúc, chấm lượng tử silicon có gắn hyđro trên bề Hình 4. Giản đồ (EDX) mặt hạt (H-Si QD) được gom lại bằng phương của tinh thể nano silicon 190 °C HF:H2O:EtOH 1:1:1 (2 giờ) Khuấy (10 h) ODE-Si QDs Hình 5. Sơ đồ tổng hợp chấm lượng tử silicon 428
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của lập phương kim cương với hằng số mạng vật liệu chấm lượng tử silicon (Hình 6a-b) tinh thể 2,7Å và kích thước hạt trung bình là cho thấy chấm lượng tử silicon có cấu trúc 5,2 ± 0,4nm. (a) 2.7Å (b) ODE Si QD 5.24 ± 0.4 nm Count Diameter (nm) Hình 6. (a) Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của chấm lượng tử silicon; (b) Sự phân bổ kích thước hạt của lượng tử silicon Tính chất cơ bản đầu tiên được quan tâm 3. KẾT LUẬN khi nghiên cứu hệ chấm lượng tử bán dẫn là Vật liệu tinh thể nano silicon (Si NC) có cấu các chuyển dời điện tử được thể hiện trong trúc hạt với kích thước trung bình 10,6 ± 1,6nm phổ hấp thụ và huỳnh quang. Hình 7 trình đã được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt bày phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang (kích khử magie. Chấm lượng tử silicon tổng hợp thích bằng đi-ốt phát quang ở bước sóng được bằng phương pháp ăn mòn HF có kích 500nm) của chấm lượng tử silicon trong thước hạt trung bình 5,2 ± 0,4nm và có hiệu dung môi n-hexan. ứng giam giữ lượng tử. Từ những kết quả trên, chúng tôi cho rằng vật liệu tinh thể nano silicon và chấm lương tử silicon có tiềm năng Absorbance (Arb. units) ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp điện và Intensity (Arb. units) đèn LED. 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dukes, A. D.; Samson, P. C.; Keene, J. D.; Davis, L. M.; Wikswo, J. P.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4076-408. 200 300 400 500 600 700 800 [2] Hessel, C. M.; Henderson, E. J.; Veinot, J. Wavelength (nm) G. C. Chem. Mater. 2006, 18, 6139. [3] Kamat. P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, Hình 7. Phổ hấp thụ và huỳnh quang 18737-1875. của chấm lượng tử silicon [4] Peng, F.; Su, Y.; Zhong, Y.; Fan, C.; Lee, S. T.; He, Y. Acc. Chem. Res. 2014, 42, Phổ hấp thụ của chấm lượng tử silicon 612-623. (ODE-Si QD) có hấp thụ dưới 400nm, trong [5] Shirahata, N. Phys. Chem.Chem. Phys., khi đó phổ huỳnh quang có cực đại huỳnh 2011, 13, 7284-7294. quang tại 700nm (1,7 eV). Như vậy chấm [6] Tang, S. F.; Lin, S. Y.; Lee, S. C. IEEE lượng tử silicon có tính chất quang đặc biệt là Transactions on Electron Devices, 2002, 49, hiệu ứng giam giữ lượng tử [5]. 1341. 429
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZIF-8 (Zn, Fe)
6 p | 194 | 14
-
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung cơ kim MIL-101 (Cr) và ứng dụng trong hấp phụ khí CO
8 p | 11 | 5
-
Nghiên cứu cấu trúc vật liệu khung hữu cơ kim loại kẽm – terephthalate bằng phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể
8 p | 84 | 5
-
Nghiên cứu tổng hợp màng Polypyrol trên nền thép CT3 bằng phương pháp oxi hóa điện hóa Pyrol
7 p | 80 | 4
-
Nghiên cứu tổng hợp perovskite LaFeO3 bằng phương pháp thủy nhiệt kết hợp vi sóng
5 p | 8 | 4
-
Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học của một số phức chất của kim loại chuyển tiếp với phối tử 4N-phenylthiosemicarbaron isatin
4 p | 86 | 4
-
Nghiên cứu tổng hợp phức Cu(CH3CN)4PF6
4 p | 45 | 3
-
Góp phần nghiên cứu tổng hợp một số N-(ω-azidoalkyl)isatin thế từ các isatin thế và không thế
8 p | 14 | 3
-
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu trao đổi ion từ nhựa thải bằng phản ứng sulfo hóa dạng đồng thể, ứng dụng loại bỏ Cr3+ trong môi trường nước
8 p | 73 | 3
-
Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng xử lý xanh methylen và đỏ Công gô trong môi trường nước của vật liệu composit từ tính oxit sắt/graphen oxit
8 p | 12 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất thế của thieno[3,2-b]thiophen bằng phản ứng sử dụng xöc tác palađi
11 p | 13 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu phát quang chuyển đổi ngược nanocomposite β-NaYF4:Yb:Er bằng phương pháp dung nhiệt
10 p | 32 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp Co-BiVO4 bằng phương pháp thủy nhiệt và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy
7 p | 66 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp mạng tinh thể Spinen MgAl2O4
8 p | 87 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnAl2O4 bằng phương pháp đốt cháy gel
6 p | 56 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp chất nền Augite từ Cao Lanh Lâm Đồng
7 p | 66 | 2
-
Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thế Na2SiO3 /MgO
6 p | 86 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn