بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق نانوذرات سریم فلوراید با ناخالصی نقره به روش همرسوبی ساختهشد. برای تعیین ویژگیهای نوری و ساختاری این نانوذرات از آنالیزهای طیف پراش پرتو - XRD - x به منظور تعیین ساختار شبکهای نانوذرات و تعیین اندازهی تقریبی آنها، طیف-سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز - FT-IR - برای بررسی پیوندهای شیمیایی تشکیل شده و طیف فرابنفش و مرئی - UV-Vis - استفاده شد. طیف فوتولومینسانس - PL - نانوذرات نیز جهت تعیین طول موجهای نشری، مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج حاصل از این آنالیزها به شرح ذیل میباشد: اندازهی نانوذرات 13/6 nm ساختار شبکهای شش وجهی بدست آمد. قلههای طیف نشری در طول موج 464 nm و 556 nm تعیین شد، همانطور که انتظار میرفت به علت وجود ترازهای میانی بین نوار رسانش و نوار ظرفیت ناشی از ناخالصی در مقایسه با حالت عدم وجود ناخالصی به سمت طول موجهای بالاتر رفتهاست. با رسم باندگپ نیز مشاهده شد، باندگپ سریم فلوراید با حضور ناخالصی نسبت به حالت بدون ناخالصی از مقدار 3/7 ev به 2/6 ev کاهش یافت.
مقدمه
درسالهای اخیر نانوذرات ساطع کنندهی نور با تحریک اشعهی x به علت برنامهی کاربردی در دزیمتری، کاربردهای اپتیکی، لیزری و آشکارسازی مورد توجه خاصی قرار گرفتهاند. لانتانیدهای فلوئور در دستگاههای لومینسانس، لامپهای فلوئورسنت، تقویت کنندههای نوری و لیزر استفاده میشود، فلوراید لانتانیدها از مزایای خاصی ازجمله مقاومت بالای حرارتی، پایداری زیست محیطی و به طور خاص انرژی ارتعاشی کم برخوردار هستند .
[1] با وجود نقص درسطح نانوبلورها، بهرهوری لومینسانس از نانوبلورها معمولا کمتر از مواد در حالت تودهای می-باشد، که بکارگیری رشد بلوری پوسته، از مواد معدنی مناسب در اطراف هریک از نانو بلورها به شکل ساختارهای هستهپوسته یک روش موثر میباشد.[2] از میان این نانوذرات لانتانیدهای تریفلورید، شبکهی بلوری غیر پیچیده-ای دارند، که هر یون لانتانیدی توسط یازده لیگاند فلوئور احاطهشدهاست. که سه نوع از یونهای فلوراید با پتانسیل متفاوت درسلول بلور وجود دارد.
[3] ترکیب سریم فلوراید یا نانوذرات این ترکیب با لومینسانس نشات گرفته از یون سریم - Ce+3 - بسیارکارآمداست زیرا دارای مقداری انرژی فونونی است.[4] سریم فلوراید - CeF3 - یک مادهی بلوری بالقوه است، با توجه به اینکه سطح انرژی تراز 5d یون سریم - Ce3+ - در بلورها به شدت تحت تاثیر تقارن و قدرت میدان کریستال میزبان است که فاصلهی تراز انرژی بین - 5d - تا - 4d - با تغییر ساختار مواد میزبان، تغییرکرده و نور - UV - را به نور مرئی تبدیل میکند.[1] انواع روشهای رشد نانو ساختار - CeF3 - با تغییر مورفولوژی نانوذرات یا روش هستهپوسته وجوددارد. در این پژوهش ساخت نانوذرات سریم فلوراید - CeF3 - به روش همرسوبی و تاثیر ناخالصی بر فوتولومینسانس آن بررسی شدهاست.
روش کار
برای ساخت نانوذرات سریم فلوراید از دو پیش مادهی سریمنیترات [Ce - NO3 - 3 .6H2O] و آمونیومفلوراید [NH4F] طبق معادلهی شیمیایی زیر استفادهشدهاست. کلیهی مواد به کار رفتهشده از شرکت مرک آلمان تهیه شدهاست. 2 mmol سریم نیترات، 6 mmol آمونیوم فلوراید و نقره نیترات به عنوان ناخالصی با درصد مولی معین در مقادیر مشخصی از حلال متانول به صورت جداگانه روی همزن مغناطیسی حل شد، پس ازاینکه مواد به طور کامل حل شد، محلول نقره به صورت قطرهقطره به محلول آمونیم فلوراید افزودهشده و پس از آن محلول سریم نیترات به آن قطرهقطره اضافهشد. با گذر زمان و حل شدن همهی مواد، محلول سفیدرنگ کدری تشکیل شد، که نشان دهندهی تشکیل رسوب سریم فلوراید - CeF3 - است. در این مرحله محلول حاصل با دستگاه سانتریفیوژ چندین بار شستهشده و به منظور خشک کردن به مدت دو ساعت در دمای 180 درجه سانتیگراد درون آون قراردادهشد. به این ترتیب نانوذرات سریم فلوراید آلاییده با ناخالصی نقره تهیه شد.
بحث و نتایج
الگوی پراش پرتو x، - XRD - نانوذرات CeF3: Ag درشکل - 1 - آورده شده است، نتایج بدست آمده از این طیف نشان میدهد که قله های اصلی در صفحات - 1 1 1 - ، - - 3 0 0، 1 1 3 - - ، - 3 0 2 - و در زوایای - - 27، - - 44، - - 46 و - 52 - تشکیلشدهاست. اندازهی نانوذرات با استفاده از معادلهی - 2 - معروف به رابطهی دبای شرر به طورتقریبی nm 13/6 محاسبه شد. با کمک این آنالیز ساختارشبکهای نانوذرات به صورت هگزاگونال مشخص شد، که با شماره کارت مرجع - 08 -0045 - مطابقت دارد.
