Nghiên cứu nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của chấm nano carbon được chế tạo từ nước chanh

Bài viết Nghiên cứu nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của chấm nano carbon được chế tạo từ nước chanh trình bày các kết quả thí nghiệm để sáng tỏ cơ chế, nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của Cdots được chế tạo từ nước chanh. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU NGUỒN GỐC PHÁT XẠ XANH LÁ CÂY CỦA CHẤM NANO CARBON ĐƯỢC CHẾ TẠO TỪ NƯỚC CHANH Bùi Thị Hoàn Trường Đại học Thủy lợi, email: buithihoan@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Đặc tính của vật liệu được phân

Thể loại Tài liệu miễn phí Hoá học

Số trang 3

Ngày tạo 4/9/2023 12:59:10 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.31 M

Tên tệp

Tải Nghiên cứu nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của chấm ... (.pdf)

Xem mẫu

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU NGUỒN GỐC PHÁT XẠ XANH LÁ CÂY CỦA CHẤM NANO CARBON ĐƯỢC CHẾ TẠO TỪ NƯỚC CHANH Bùi Thị Hoàn Trường Đại học Thủy lợi, email: buithihoan@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Đặc tính của vật liệu được phân tích bằng hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao Vật liệu carbon đã được biết đến trong (HRTEM, JEOL, JEM 1010, JEOL nhiều năm qua như than chì, kim cương, Techniques). Phổ Raman của Cdots được ghi fulleren, ống nano carbon và graphene. Để lại nhờ thiết bị Renisshaw. Phổ hồng ngoại chế tạo vật liệu phát quang thì kích cỡ và các (FTIR) của mẫu đo bằng thiết bị Fourier nhóm hóa học bề mặt cần được điều chỉnh. FTIR 6700 - Thermo Nicolet. Phổ huỳnh Các chấm nano carbon (Cdots) đã thu hút sự quang của mẫu được ghi lại bằng máy huỳnh chú ý rộng rãi của các nhà khoa học nhờ tính quang Nano Log (Horiba, Edison, USA). chất huỳnh quang độc đáo, trơ về mặt hóa học và ít độc. Thành phần chủ yếu cấu tạo 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU nên Cdots bao gồm carbon lai hóa sp2/sp3, Nước chanh sau khi được thủy nhiệt cho hydro và oxy. Cdots được ứng dụng trong các dung dịch màu nâu đậm trong suốt, dễ dàng lĩnh vực khác nhau như thiết bị quang điện phân tán trong nước. Ảnh chụp dung dịch tử, chất xúc tác quang, chụp ảnh sinh học… Cdots (Hình 1) khi được chiếu xạ bởi tia tử Cho đến nay rất nhiều loại chấm nano carbon ngoại cho thấy Cdots phát xạ ánh sáng màu đã được tổng hợp. Cdots được chế tạo tử vỏ xanh lá cây. quả vải, bắp cải, phát xạ ánh sáng màu xanh dương, còn Cdots được chế tạo từ nước cam, nước chanh lại phát xạ ánh sáng màu xanh lá cây. Hiện tại cơ chế phát xạ huỳnh quang của Cdots vẫn là vấn đề gây tranh cãi đối với các nhà khoa học. Ở bài báo này tôi xin trình bày các kết quả thí nghiệm để sáng tỏ cơ chế, nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của Cdots được chế tạo từ nước chanh. Hình 1. Sơ đồ quá trình chế tạo Cdots từ nước chanh, ảnh của mẫu dưới ánh sáng 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU thường và khi được chiếu bởi tia tử ngoại Cdots được tổng hợp từ nước chanh tươi Hình 2 là phổ kích thích và phát xạ của bằng phương pháp thủy nhiệt. Quả chanh Cdots. Quan sát phổ kích thích nhận thấy được rửa sạch, lọc bỏ hạt qua rây. Nước rằng bước sóng kích thích cực đại của Cdots chanh nguyên chất được đổ vào bình và thủy nằm trong vùng từ 440 đến 480 nm. Phổ nhiệt ở 200oC trong 12 h. Sau khi lấy ra khỏi huỳnh quang của Cdots có dải phát xạ dài trải lò, bình thủy nhiệt được để nguội tự nhiên dài từ vùng tử ngoại đến vùng ánh sáng vàng. đến nhiệt độ phòng. Dung dịch màu nâu được Đỉnh phát xạ tập trung ở vùng xanh lá cây (từ lọc bằng giấy lọc 2 m để loại bỏ than. 520 đến 550 nm). Vậy nguồn gốc phát xạ 237
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 xanh lá cây của vật liệu là gì? Cơ chế huỳnh Để hiểu rõ hơn về cơ chế phát xạ của quang của các loại Cdots vẫn còn là vấn đề Cdots được chế tạo từ nước chanh thì ảnh tranh cãi. Hiệu ứng giam giữ lượng tử và hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR- trạng thái bề mặt là các cơ chế được các nhà TEM) cũng như phổ tán xạ Raman của Cdots khoa học đặc biệt quan tâm. đã được ghi lại. Hình 3 là ảnh HR-TEM của Cdots. Các đốm đen rõ rệt được quan sát trong ảnh chứng tỏ sự hình thành các chấm Cdots tách biệt. Các cụm này dường như là có dạng hình cầu với kích cỡ từ 4 đến 6 nm. Ảnh được chèn thêm vào là HRTEM ở thang đo 5 nm. Không quan sát thấy bất kỳ mạng lưới tinh thể nào trong phạm vi một chấm Cdots, chứng tỏ Cdots có bản chất vô định hình. Ngoài ra mức độ kết tinh của Cdots và trạng thái của C cũng được nghiên cứu thông Hình 2. Phổ kích thích và phát xạ của Cdots qua phổ Raman. Trong phổ này thường có hai dải đặc trưng của C ở 1578 cm-1 (dải G) và 1360 Hiệu ứng giam giữ lượng tử là hiện tượng cm-1 (dải D) [3]. Dải D xuất phát từ dao động các mức năng lượng điện tử gần như liên tục của các nguyên tử C với các liên kết lơ lửng ở gần mức Fermi trở nên rời rạc khi kích của cấu trúc carbon bị xáo trộn sp3. Dải G ở thước của hạt giảm xuống kích thước nano. 1578 cm-1 liên quan đến các nguyên tử Do đó vật liệu nano đặc biệt là các hạt có kích thước nhỏ hơn 10 nm thể hiện tính chất carbon tham gia liên kết sp2 trong mạng cấu trúc lục giác 2D của than chì. Tỷ lệ cường độ quang học khác xa so với các vật liệu khối. Với loại cơ chế này các nhà khoa học tìm giữa dải D và dải G (ID/IG) cho biết mức độ thấy mối liên hệ giữa kích thước hạt và độ kết tinh của vật liệu. Khi ID/IG  0,5 thì vật rộng vùng cấm. Các hạt có kích thước nhỏ liệu có độ kết tinh tốt và ngược lại. Hình 4 là hơn có độ rộng vùng cấm lớn hơn do đó ưu phổ tán xạ Raman của màng mỏng Cdots. tiên phát xạ bước sóng ngắn hơn [1]. Mặt Quan sát thấy rằng chỉ xuất hiện dải D mất khác các nhà khoa học khác đã chứng minh trật tự (chừng 1300 - 1400 cm-1) nhưng dải G sự ảnh hưởng của các nhóm chức năng trên không hiển thị rõ rệt. Tỷ lệ cường độ giữa dải bề mặt lên các mức năng lượng bề mặt và độ D và dải G lớn hơn 1 chứng tỏ Cdots có bản rộng vùng cấm. Zhu và cộng sự đã chỉ ra chất vô định hình. Như vậy kết quả phân tích mức độ oxi hóa của Cdots ảnh hưởng đến phổ tán xạ Raman trùng khớp với ảnh hiển vi màu phát xạ [2]. điện tử truyền qua phân giải cao. Các kết quả phân tích đặc điểm và tính chất huỳnh quang của Cdots cho thấy cơ chế huỳnh quang của nó chủ yếu liên quan đến các trạng thái bề mặt. Thứ nhất là do Cdots có bản chất vô định hình. Thứ hai các chấm Cdots có kích thước khá đồng đều nhưng phổ huỳnh quang của chúng tương đối rộng. Các nghiên cứu trên hạt nano Si đã chỉ ra rằng các liên kết Si = O trên bề mặt có thể ảnh hưởng đến sự chuyển dịch của phát xạ giam hãm lượng tử sang phát xạ cố định liên quan đến Hình 3. Ảnh hiển vi điện tử truyền qua liên kết Si = O [2]. Tương tự cho trường hợp phân giải cao (HRTEM) của Cdots Cdots, tính của chất huỳnh quang của Cdots 238
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 có thể xuất phát từ liên kết C = O của chất xử lý Cdots bởi dung dịch NaOH mà không huỳnh quang trên bề mặt hạt bao gồm các chiếu xạ thì không quan sát thấy sự thay đổi nhóm carboxyl (C( = O)OH), ester (C( = O)O) đáng kể nào trong cường độ phát xạ của và carbonyl (C = O) [4]. Cdots. Nhưng khi Cdots được xử lý đồng thời bằng cách thêm dung dịch NaOH và chiếu xạ tia tử ngoại thì phổ PL của Cdots sau khi được xử lý thể hiện xu hướng giảm khi thời gian chiếu xạ tăng (Hình 6). Tất cả sự suy giảm của Cdots sau khi thêm dung dịch kiềm và chiếu xạ tia tử ngoại trong phổ PL, FTIR được cho là do tác dụng hiệp đồng của kiềm và tia tử ngoại dẫn đến sự suy giảm của liên kết C = O trong các nhóm este thành các liên kết hóa học khác. Điều này chứng tỏ nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của Cdots có Hình 4. Phổ tán xạ Raman của Cdots liên quan đến liên kết đôi C = O. Để khám phá vai trò của các liên kết trong tính chất huỳnh quang của Cdots, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), phát xạ (PL) của Cdots trong dung dịch NaOH khi được chiếu tia tử ngoại đã được ghi lại. Như được chỉ ra trong Hình 5, phổ hồng ngoại của Cdots đã qua xử lý cũng có các tính chất tương tự như Cdots nguyên chất trừ đỉnh hấp thụ ở 1636 cm-1 tương ứng với liên kết C = O giảm đáng kể. Hình 6. Phổ huỳnh quang của Cdots được xử lý bởi dung dịch kiềm và chiếu xạ tia tử ngoại 4. KẾT LUẬN Chấm nano carbon có kích thước đồng đều được chế tạo từ nước chanh bằng phương pháp thủy nhiệt. Khi được chiếu xạ bởi tia tử ngoại thì Cdots phát xạ ánh sáng màu xanh lá cây. Cơ chế phát xạ của Cdots chủ yếu liên quan đến các trạng thái bề mặt. Nguồn gốc phát xạ xanh lá cây của vật liệu là do liên kết đôi C = O trên bề mặt Cdots. Hình 5. Phổ hồng ngoại FTIR 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO của Cdots được xử lý bởi dung dịch kiềm và chiếu xạ tia tử ngoại [1] Li H, (2010), Angew. Chem. Int. Ed. Engl., Vol. 49(26), pp. 4430-4434. Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ [2] Wolkin M V, (1999), Phys Rev Lett, huỳnh quang của Cdots không bị suy yếu ngay Vol.82(1), pp. 197-200. cả khi nó được chiếu liên tục trong vòng 6 h [3] Sahu S,(2012), Chem Commun, Vol. 48, bởi tia tử ngoại có bước sóng 365 nm. Điều pp. 8835-8837. này chứng tỏ Cdots phát xạ ổn định. Nếu chỉ [4] Chen X, (2014), Carbon, Vol. 79, pp. 165- 173. 239

nguon tai.lieu . vn

Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học