Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu tổng hợp chất màu đen cho gốm sứ trên nền spinel theo phương pháp tiền chất từ tinh bột (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN VĂN PHÁT

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU ĐEN
CHO GỐM SỨ TRÊN NỀN SPINEL THEO
PHƯƠNG PHÁP TIỀN CHẤT TỪ TINH BỘT

Demo Version
- Select.Pdf
SDK
Chuyên
ngành : HÓA
VÔ CƠ
Mã số

: 60 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. TRẦN DƯƠNG

Huế, năm 2014

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên
cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu
nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác
giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố
trong bất kỳ một công trình nào khác.

Demo Version - Select.Pdf SDK
Huế, tháng 6 năm 2014
Tác giả

ii


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC.............................................................................................................. 1
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................... 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 5
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................ 7
1.1. KHÁI QUÁT VỀ GỐM SỨ ......................................................................... 7
1.1.1. Vật liệu gốm sứ ...................................................................................... 7
1.1.2. Gốm truyền thống ................................................................................... 7
1.1.3. Gốm kỹ thuật .......................................................................................... 7
1.2. KHÁI QUÁT VỀ CHẤT MÀU CHO GỐM SỨ .......................................... 7
1.2.1. Màu sắc và bản chất màu sắc của khoáng vật .......................................... 7
1.2.2. Nguyên nhân gây màu ............................................................................ 9
1.2.2.1. Sự chuyển electron nội ..................................................................... 9

Demo Version - Select.Pdf SDK

1.2.2.2. Sự chuyển electron giữa các nguyên tố trong cùng một tinh thể ....... 9
1.2.2.3. Sự chuyển electron do khuyết tật trong mạng lưới tinh thể ........... 10
1.2.3. Một số tiêu chuẩn để đánh giá chất màu tổng hợp cho gốm sứ ............. 10
1.2.4. Cơ sở hóa lý về tổng hợp chất màu cho gốm sứ ................................... 11
1.2.5. Các nguyên tố gây màu và một số oxit tạo màu phổ biến ...................... 12
1.2.5.1. Các nguyên tố gây màu .................................................................. 12
1.2.5.2. Một số oxit tạo màu phổ biến ......................................................... 13
1.2.6. Phân loại màu theo vị trí giữa men và màu .......................................... 14
1.3. PHẢN ỨNG GIỮA CÁC PHA RẮN ......................................................... 16
1.3.1. Cơ chế phản ứng pha rắn ...................................................................... 16
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng giữa các pha rắn ................ 18
1.3.3. Dung dịch rắn thay thế và dung dịch rắn xâm nhập ............................... 19
1.4. CHẤT MÀU TRÊN CƠ SỞ MẠNG LƯỚI TINH THỂ SPINEL ............... 20
1.4.1. Cấu trúc của mạng tinh thể spinel ......................................................... 20

1


1.4.2. Các phương pháp tổng hợp spinel ......................................................... 22
1.4.2.1. Phương pháp gốm truyền thống ..................................................... 22
1.4.2.2. Phương pháp khuếch tán rắn - lỏng ................................................ 22
1.4.2.3. Phương pháp đồng kết tủa ............................................................. 23
1.4.2.4. Phương pháp sol-gel ....................................................................... 23
1.4.3. Tình hình tổng hợp chất màu trên mạng lưới tinh thể spinel ................. 24
1.5. KHÁI QUÁT VỀ TINH BỘT ..................................................................... 24
1.5.1. Thành phần cấu tạo của tinh bột............................................................ 24
1.5.2. Cấu trúc tinh thể của tinh bột ................................................................ 25
1.5.3. Một số đặc tính của tinh bột .................................................................. 26
1.6. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TIỀN CHẤT ĐỂ TỔNG HỢP CHẤT MÀU 26
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 29
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ..................................................................... 29
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................................... 29
2.2.1. Nghiên cứu tổng hợp tinh thể spinel MnFe2O4 ...................................... 29
2.2.1.1. Khảo sát chuẩn bị phối liệu ............................................................ 30

Demo
- Select.Pdf
SDK
2.2.1.2.
Khảo Version
sát ảnh hưởng
của nhiệt độ
nung đến quá trình hình thành tinh
thể spinel MnFe2O4 ..................................................................................... 30
2.2.1.3. Khảo sát thời gian lưu trong quá trình tổng hợp tinh thể MnFe2O4 . 30
2.2.2. Nghiên cứu tổng hợp chất màu đen NixMn1xCryFe2yO4 ...................... 30
2.2.2.1. Khảo sát chuẩn bị phối liệu ............................................................ 30
2.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ Ni2+/Mn2+, Cr3+/Fe3+ trong
NixMn1xCryFe2y đến màu đen của chất màu. ............................................. 30
2.2.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu ................................................ 31
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 31
2.3.1. Phương pháp tổng hợp spinel MnFe2O4 và chất màu ............................ 31
2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) ........................................... 31
2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt ............................................................... 32
2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ..................................................... 32
2.3.5. Phương pháp đo màu ........................................................................... 33

2


2.3.6. Phương pháp đánh giá chất lượng màu trên men gạch ......................... 34
2.4. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ..................................................... 35
2.4.1. Dụng cụ ................................................................................................ 35
2.4.2. Thiết bị ................................................................................................. 35
2.4.3. Hoá chất ............................................................................................... 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 36
3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TINH THỂ NỀN SPINEL MnFe2O4 .............. 36
3.1.1. Chuẩn bị phối liệu ................................................................................ 36
3.1.1.1. Tổng hợp tiền chất Sắt.................................................................... 36
3.1.1.2. Tổng hợp tiền chất Mangan ........................................................... 36
3.1.1.3. Tổng hợp tiền chất Niken ............................................................... 36
3.1.1.4. Tổng hợp tiền chất Crom................................................................ 37
3.1.1.5. Xác định tiền chất bằng phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) ...... 37
3.1.1.6. Nung sơ bộ các tiền chất, xác định tỉ lệ khối lượng tiền chất/oxit ... 40
3.1.1.7. Trộn và nung phối liệu ................................................................... 41
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung ................................................. 41
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu: .................................................. 44

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.2. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU ĐEN NixMn1xCryFe2yO4 ........ 45
3.2.1. Chuẩn bị phối liệu ................................................................................ 45
3.2.2. Khảo sát các sự ảnh hưởng của tỉ lệ mol Ni2+/Mn2+ và Cr3+/Fe3+ đến màu
sắc sản phẩm .................................................................................................. 45
3.2.2.1. Ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ mol Ni2+/Mn2+ trong các mẫu có tỉ lệ
mol Cr3+/Fe3+ = 1 đến màu sắc sản phẩm..................................................... 45
3.2.2.2. Ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ mol Ni2+/Mn2+ trong các mẫu có tỉ lệ
mol Cr3+/Fe3+ = 1,5 đến màu sắc sản phẩm .................................................. 47
3.2.2.3. Ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ mol Ni2+/Mn2+ trong các mẫu có tỉ lệ
Cr3+/Fe3+ = 2,0 đến màu sắc sản phẩm......................................................... 48
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 50
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 50
KIẾN NGHỊ....................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 51

3


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TG

Thermal Gravity

DTA

Differential Thermal Analysis

XRD

X – ray diffraction

CIE

International Commission de I’Eclairage

IR

Infrared

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Ký hiệu
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3

Nội dung
Màu tia bị hấp thụ và màu tia ló trong vùng khả kiến
Một số mạng tinh thể nền thông dụng
Màu sắc của một số ion nguyên tố họ f
Một số chất màu tổng hợp bền nhiệt sử dụng cho
Bảng 1.4
gạch ốp lát
Bảng 3.1 Tỉ lệ khối lượng tiền chất/oxit
Các thông số màu của các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+
Bảng
3.2 Version2+- Select.Pdf
Demo
= 1 khi Ni /Mn2+ thay đổiSDK
Các thông số màu của các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+
Bảng 3.3
= 1,5 khi Ni2+/Mn2+ thay đổi
Các thông số màu của các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+
Bảng 3.4
= 1,5 khi Ni2+/Mn2+ thay đổi

4

Trang
8
12
13
16
41
46
48
49


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Ký hiệu
Hình 1.1
Hình 1.2

Nội dung
Trang
Sơ đồ phản ứng giữa MgO và Al2O
18
Tế bào mạng lưới tinh thể spinel
21
Sơ đồ tổng hợp spinel theo phương pháp gốm truyền
Hình 1.3
22
thống
Hình 1.4 Cấu trúc phân tử amylose
24
Hình 1.5 Cấu trúc phân tử amylopectin
25
Hình 1.6 Sơ đồ tổng hợp tiền chất kim loại.
27
Hình 1.7 Sơ đồ tổng hợp chất màu theo phương pháp tiền chất.
28
Hình 2.1 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên mạng tinh thể.
32
Hình 2.2 Độ tù của pic nhiễu xạ gây ra do kích thước hạt
33
Hình 2.3 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE L*a*b*
34
Hình 3.1 Phổ IR tiền chất tinh bột
37
Hình 3.2 Phổ IR tiền chất của Sắt
38
Hình 3.3 Phổ IR tiền chất của Mangan
38
Hình 3.4 Phổ IR tiền chất của Niken
39
Hình 3.5 Phổ IR tiền chất của Crom
39
Demo
Version
Select.Pdf
SDK
Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu phối liệu SPN-PL
42
Giản đồ XRD các mẫu SPN-01; SPN-02; SPN-03;
Hình 3.7
43
SPN-04
Giản đồ XRD các mẫu SPN-950; SPN-1000; SPNHình 3.8
44
1050; SPN-1100
Màu các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+ = 1 khi Ni2+/Mn2+
Hình 3.9
46
thay đổi
Màu các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+ = 1,5 khi
Hình 3.10
47
Ni2+/Mn2+ thay đổi
Màu các mẫu có tỉ lệ mol Cr3+/Fe3+ = 1,5 khi
Hình 3.11
48
Ni2+/Mn2+ thay đổi

5


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, để theo kịp sự phát triển của công nghệ sản xuất
gốm sứ trên thế giới nên lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất hợp chất màu gốm sứ ở
nước ta rất được chú trọng. Hiện nay, nhu cầu về gốm sứ phục vụ cho xây dựng,
trang trí nội thất là rất lớn. Do vậy ngành sản xuất gốm sứ đang phát triển về số
lượng cũng như chất lượng nhằm đáp ứng yêu cầu trên. Tuy nhiên, phần lớn lượng
chất màu dùng làm nguyên liệu chúng ta nhập khẩu. Việc nghiên cứu điều chế hợp
chất màu đạt tiêu chuẩn, đáp ứng nhu cầu trong nước hiện nay là cần thiết.
Việc tổng hợp chất màu cho gốm sứ có thể thực hiện bằng nhiều phương
pháp khác nhau như: phương pháp gốm truyền thống, phương pháp khuếch tán rắn
lỏng, phương pháp sol – gel, phương pháp sử dụng tiền chất, phương pháp đồng kết
tủa ... Trong đó phương pháp tiền chất có ưu điểm là làm giảm đáng kể nhiệt độ
nung, chất màu sản xuất có kích thước hạt nhỏ nên khả năng phát màu cao, độ phân
tán đồng đều.
Chất màu được tổng hợp trên nhiều nền chất khác nhau như: Spinel,
corundum, cordierite, zircon… Chất màu trên cơ sở mạng tinh thể spinel có đặc tính

Demo Version - Select.Pdf SDK

bền hoá, bền nhiệt, bền trong men... Tuy nhiên trong tự nhiên các spinel rất ít gặp
và một số spinel hoàn toàn không tồn tại, vì thế mà việc tổng hợp các spinel là đối
tượng của rất nhiều công trình nghiên cứu.
Với mục đích nghiên cứu tạo ra chất màu có đặc tính bền hoá, bền nhiệt và
có khả năng phát màu cao, độ phân tán đồng đều, chúng tôi thực hiện đề tài
“Nghiên cứu tổng hợp chất màu đen cho gốm sứ trên nền spinel theo phương
pháp tiền chất từ tinh bột”. Trong luận văn này, chúng tôi chú trọng kháo sát các
điều kiện ảnh hưởng đến việc hình thành tinh thể spinel MnFe2O4 và việc thay thế
đồng hình các ion Fe3+, Mn2+ trong tinh thể spinel MnFe2O4 bằng ion Cr3+, Ni2+ ở
những tỉ lệ thích hợp để tạo ra chất màu đen cho gốm sứ.

6



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×