Bảng 3.5 : Vị trí số sóng của nhóm OH theo khối lượng PVA

Hình 3.11 là phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP. PVP là polymer có công thức (C₆H₉NO)_n với các nhóm chức đặc trưng OH, C-H, C=O, CH₂… Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP có các đám và vạch đặc trưng cho dao động của các nhóm OH ở 3433 cm^-1, C-H ở 2953 cm^-1, C=O ở 1646 cm^-1, –C-C- ở khoảng 657 cm^-1. Ngoài ra còn xuất hiện các vạch ở 571 cm^-1, 731 cm^-1, 1300 cm^-1, 1473 cm^-1…, trong đó các đám và vạch đặc trưng cho nhóm OH, C=O có độ hấp thụ tương đối lớn. Đám đặc trưng cho nhóm OH có độ hấp thụ mạnh vì PVP hấp thụ mạnh nước.

Sự bọc phủ các hạt nano ZnS:Mn bằng PVP cũng được kiểm tra bằng phổ hấp thụ hồng ngoại. Hình 3.12 là phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR của ZnS:Mn (C_Mn= 8%mol) không bọc phủ và bọc phủ PVP với m_PVP = 1,2g, Hình 3.13 là phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR của PVP, ZnS:Mn (C_Mn= 8% mol) không bọc phủ và bọc phủ PVP với các khối lượng PVP khác nhau. Từ các phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR này chúng tôi đã xác định được các thông số đặc trưng : số sóng, cường độ của các vạch đặc trưng cho các loại dao động. Kết quả được dẫn ra ở bảng 3.6

+ Trước và sau khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVP đều xuất hiện các vạch đặc trưng cho dao động của các liên kết Zn-S ở 1114 cm^-1, Mn-S ở 660 cm^-1 . Độ hấp thụ của các vạch sau khi bọc phủ có thay đổi, vạch 660 cm^-1 tăng từ 31.8 lên 50.3 a.u, vạch 1014 cm^-1 tăng từ 10.0 lên 17.9 a.u, vạch 3422 cm^-1 tăng từ 50.6 lên 61.2 a.u.

+ Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVP, cũng giống như ZnS:Mn/PVA, trong phổ hấp thụ hồng ngoại của nó cũng xuất hiện các đám và vạch đặc trưng của PVP , Zn-S Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn không bọc phủ(nhóm C=O có số sóng 1649cm^-1), khi tăng khối lượng bọc phủ của PVP từ 0,2g đến 1,6g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm C=O cũng bị dịch về phía số sóng nhỏ khoảng 35cm^-1 . Kết quả được dẫn ra ở bảng 3.5 và hình 3.14.

Bảng 3.5 : Vị trí số sóng của nhóm C=O theo khối lượng PVP

Thực hiện đề tài : “Khảo sát phổ hấp thụ hồng ngoại của các hạt nano ZnS pha tạp Mn”, chúng tôi đã thu được một số kết quả chính sau:

1. Thu thập tài liệu tham khảo về cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng và phổ FT-IR của vật liệu nano ZnS, ZnS:Mn, ZnS:Mn bọc phủ một số chất hoạt hóa bề mặt

2. Khảo sát cấu trúc tinh thể, hình thái học thông qua các phổ X-Ray và ảnh TEM của chúng và phổ phát quang của một số hạt nano ZnS:Mn không bọc phủ, bọc phủ PVA, PVP. Kết quả cho thấy :

PVA, PVP không làm thay đổi tính chất cấu trúc của các hạt nano ZnS:Mn mà chỉ làm tăng cường độ phát quang của đám da cam vàng đặc trưng cho các ion Mn²⁺ trong tinh thể ZnS. Nguyên nhân của hiện tượng này là do hiệu ứng giam cầm lượng tử liên quan đến sự giảm kích thước hạt và sự truyền năng lượng từ các phân tử PVA, PVP sang các hạt nano ZnS:Mn.

3. Nghiên cứu phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR của PVA, PVP, và của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVA, PVP. Kết quả cho thấy :

+ Trong phổ FT-IR của PVA xuất hiện các đám, các vạch đặc trưng cho dao động của các nhóm: OH ở 3453 cm^-1; CH/CH₂ ở 2902 cm^-1; C-O ở 1108 cm^-1 ..., trong đó đám đặc trưng cho OH có độ hấp thụ lớn.

+ Trong phổ FT-IR của PVP xuất hiện các đám, các vạch đặc trưng cho dao động của các nhóm hiđroxyl OH ở 3433 cm^-1, C-H ở 2953 cm^-1, C=O ở 1646 cm^-1, –C-C- ở khoảng 657 cm^-1. Ngoài ra còn xuất hiện các vạch ở 571 cm^-1, 731 cm^-1, 1300cm^-1, 1473cm^-1, trong đó các đám và vạch đặc trưng cho nhóm carbonyl C=O có độ hấp thụ tương đối lớn.

+ Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVA, trong phổ FT-IR của nó vẫn xuất hiện các đám và vạch đặc trưng của PVA ,ngoài ra còn xuất hiện các vạch đặc trưng cho Zn-S ở 620cm^-1, 471cm^-1 . Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn không bọc phủ (nhóm OH có số sóng 3443cm^-1), khi tăng khối lượng bọc phủ của PVA từ 0,2g đến 1,5g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm OH bị dịch về phía số sóng nhỏ khoảng 46cm^-1

+ Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVP, cũng giống như ZnS:Mn/PVA, trong phổ hấp thụ hồng ngoại của nó cũng xuất hiện các đám và vạch đặc trưng của PVP , Zn-S Tuy nhiên so với các hạt nano ZnS:Mn không bọc phủ (nhóm C=O có số sóng 1649cm^-1), khi tăng khối lượng bọc phủ của PVP từ 0,2g đến 1,6g thì đám đặc trưng cho dao động mở rộng của nhóm C=O cũng bị dịch về phía số sóng nhỏ khoảng 15cm^-1 .

Sự dịch chuyển vị trí của các đám, vạch đặc trưng cho nhóm OH trong các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVA và nhóm C=O trong các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP là bằng chứng cho thấy các hạt nano ZnS:Mn đã được bọc phủ các chất hoạt hóa bề mặt PVA, PVP.

4. Đã giải thích sự dịch chuyển vị trí của các đám đặc trưng cho dao động của nhóm OH, C=O là do khi các nhóm này tham gia vào liên kết phối trí với các ion Zn²⁺ trên bề mặt các hạt nano đã làm giảm liên kết của đám này với các mạch PVA, PVP.

1. Phạm Văn Bền (2008), Quang phổ phân tử hai nguyên tử, Nhà xuất bản đại học Quốc gia Hà Nội.

2. Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB ĐHQGHN, Hà Nội

3. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học Nano, Công nghệ nền và vật liệu nguồn NXB Viện Khoa học Việt nam, Hà Nội.

4. Nguyễn Văn Trường(2012), Chế tạo các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ chất hoạt hóa bề mặt và khảo sát phổ phát quang của chúng, luận văn thạc sỉ khoa học, Trường ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội.

5. Phùng Thu Hiền (2012), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS:Mn bọc phủ PVP và khảo sát phổ phát quang của chúng, luận văn thạc sỉ khoa học, Trường ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội.

6. Abdul Kareem Thottoli and Anu Kaliani Achuthanunni (2013), Effect of Polyvinyl alcohol concentration on the ZnS nanoparticles and wet chemical synthesis of wurzite ZnS nanoparticles, pp1-9 .

7. Bhargava R.N, Gallagher D, Hong X, Nurmikkvo A (1994), Optical properties of manganeses- doped nanocrystals of ZnS, physical Review letters 72(3), pp 416-419.

8. Cadis A-I, E.-I Popovici, E. Bica, I. Perhaită (2010), On the preparation of manganese-doped Zinc sulphide nanocrystalline powders using the wet-chemical synthesis ruote, Chalcogenide letters, Vol 7, No 11,pp 631-640.

9. Damian C. Onwudiwe, Tjaart P.J. Kruger, Anine jordaan, Christien A. Strydom(2014), Laser-assisted synthesis, and structural and thermal properties of ZnS nanoparticles stabilised in polyvinulpyrrolidone, Applied Surface Science 321, pp 197-204.

10. Gopa Ghosh, Milan Kanti Naskar, Amitava Patra, Minati Chatterjee(2006), Synthesis and characterization of PVP – encapsulated ZnS nanoparticles, Optical Materials, 28, pp 1047-1053.

11. Kelly Sooklal, Brian S. Cullum, S. Michale Angel and Catherine J. Murphy(1996), Photophysical Properties of ZnS Nanoclusters with Spatially Localized Mn²⁺, Vol 100, pp 4551-4555.

12. Miss Narumon Seeponkai(2004), Modification of poly(vinyl alcohol) for use as an Electrolyte Membrane in Direct Mathanol Fuel Cell, School of Energy Environment and Material King Mongkut's University of Technology Thonburi, Bangkok, pp 1-39.

13. Murugadoss. G, Rajamannan. B, Ramasamy. V (2010), Synthesis and photoluminescence study of PVA-capped ZnS:Mn nanoparticles, Vol 5, No 2, pp 339-345.

14. Murugadoss. G (2010), “Synthesis and optical characterization of PVP and SHMP-encapsulated Mn²⁺-doped ZnS nanocrystals”, Journal of Luminescence, 130, pp.2207–2214.

15. Rema Devi B S, R Raveendran and A V Vaidyan(2007), Synthesis and characterization of Mn²⁺ doped ZnS nanoparticles, Journal of Physics, Vol 68, No 2, pp 679-687.

16. Jayesh D. Patel, Tapas K. Chaudhuri(2009), Synthesis of PbS/poly (vinuy-pyrrolidone) nanocomposite, Materials Research Bulletin, 44, pp 1647-1651.

17. Stoica-Guzun Anicuta, Loredana Dobre, Marta Stroescu và Iuliana Jipa(2010), Fourier Transform Infrared(FTIR) spectroscopy for characerization of antimicrobial films containning chitosan, pp 1234-1240.

18. Soltani. N, A. Dehzangi, a Kharazmi, E. Saion, W. Mahmood Mat Yunus, B. Yeopmajlis, M. Reza Zare, E. Ghribshahi và N. Khalilzadeh(2014), Structural, optical and electrical properties of ZnS nanoparticles affecting by organic coating, Chalcogenide letters, Vol 11, No 2, pp 79-90