Tổng hợp chất màu đen cho gốm trên cơ sở hệ Spinel

- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Tổng hợp chất màu đen cho gốm trên cơ sở hệ Spinel QUÁCH THỊ PHƯỢNG Ngành: Công nghệ các chất vô cơ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Xuân Thành Viện: Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 2011 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu tôi đã hoàn thành các yêu cầu của một bản luận văn.
- Hà Nội, ngày 20 tháng 7 năm 2011 Học viên Quách Thị Phượng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2 LỜI CAM ĐOAN Các kết quả thực nghiệm của luận văn được thực hiện tại phòng thí nghiệm 301 - C4, bộ môn Công nghệ các chất vô cơ - Viện Kỹ thuật hóa học, Đại học Bách khoa Hà nội.
- Hà nội, ngày 20 tháng 7 năm 2011 Học viên Quách Thị Phượng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .
- LÝ THUYẾT VỀ CHẤT MÀU .
- Bức xạ điện từ .
- Tính chất hạt của ánh sáng .
- Tương tác giữa ánh sáng và vật rắn .
- Sự chuyển các dải năng lượng .
- CHẤT MÀU CHO GỐM .
- Các loại tinh thể nền dùng để tổng hợp chất màu gốm sứ .
- Chất màu trên cơ sở mạng Spinel .
- Chất màu trên cơ sở mạng Zircon .
- Chất màu trên cơ sở Điôpzit Cao.MgO.2SiO .
- Chất màu trên cơ sở Vilemit .
- Chất màu trên cơ sở Phôsterit (2MgO.SiO .
- Chất màu trên cơ sở mạng Augute Ca(MgFeAl)(Si2O LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4 1.3.1.7.
- Chất màu thuộc nhóm grenat .
- Chất màu nhóm Sphen và xeian .
- Chất màu trên cơ sở mạng Cordierrit, mulit .
- Chất màu trên cơ sở đất hiếm .
- Các phương pháp sử dụng chất màu cho gốm Màu trong xương Màu trong men Màu trang trí .
- Kỹ thuật tổng hợp chất màu Phương pháp gốm Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp sol - gel .
- Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp chất màu .
- Chất màu trên cơ sở mạng Niken Crom oxit .
- Chất màu đen Niken Crom oxit .
- GIỚI THIỆU VỀ GỐM VÀ MEN GỐM CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .
- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .
- Nung tiền chất để tạo sản phẩm .
- Chuẩn bị mẫu LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5 2.3.
- CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẢN PHẨM .
- Phương pháp phân tích nhiệt .
- Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD .
- Phương pháp quét hiển vi điện tử (SEM .
- Phương pháp quang phổ hấp thụ UV - VIS CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .
- ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG SẮT (III) ĐẾN VIỆC CHẾ TẠO TIỀN CHẤT .
- ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG Fe3+ ĐẾN MÀU SẮC SẢN PHẨM...44 3.3.
- ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN QUÁ TRÌNH NUNG TIỀN CHẤT 44 3.4.
- ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM .
- Xác định hình thái sản phẩm và cỡ hạt .
- Phổ hấp thụ UV-VIS .
- XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG TẠO MÀU TRÊN GỐM CỦA CHẤT MÀU TỔNG HỢP ĐƯỢC .
- Tạo màu cho gốm KẾT LUẬN PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Danh mục các bảng Trang Bảng 1.1.
- Màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ 11 Bảng 1.2.
- Màu của các mẫu nung ở 900 0C 42 Bảng 3.3.
- Kích thước hạt trung bình gần đúng của các mẫu M1 và M5 tính theo phương trình Scherre 47 Bảng 3.4.
- Độ giảm khối lượng khi nung đất sét ở các nhiệt độ khác nhau 52 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Danh mục các đồ thị, hình vẽ Trang Hình 1.1.
- Sóng ánh sáng 8 Hình 1.2.
- Cơ chế tương tác của photon với chất rắn 9 Hình 1.3.
- Phương pháp gốm truyền thống để sản xuất chất màu 22 Hình 1.5.
- Sơ đồ điều chế chất màu theo phương pháp phân hủy muối 37 Hình 2.2.
- Giản đồ XRD của mẫu M5 (x=0,2 nung ở 1100 0C) 46 Hình 3.6a.
- Ảnh SEM mẫu M1 47 Hình 3.6b.
- Ảnh SEM mẫu M1 48 Hình 3.7a.
- Ảnh SEM mẫu M5 48 Hình 3.7b.
- Ảnh SEM mẫu M5 49 Hình 3.8a,b,c.
- Phổ hấp thụ UV-VIS của mẫu M5 (nung ở 900 0C, 1000 0C, 1100 0C) 50-51 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 8 MỞ ĐẦU Song song với nhu cầu ngày càng cao về chất lượng, tính thẩm mĩ của một sản phẩm đóng vai trò không nhỏ trong việc quyết định giá trị của nó.
- Trong đời sống xã hội ngày nay, các sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ dân dụng và gốm sứ công nghiệp không những đa dạng, phong phú về chủng loại, mẫu mã và hình dáng mà còn được trang trí, phủ các loại chất màu khác nhau với nhiều tiết tấu hoa văn rất đẹp làm cho giá trị thẩm mĩ của chủng loại sản phẩm này được nâng lên rất cao.
- Nghệ thuật trang trí các sản phẩm gốm sứ bằng các chất màu gốm sứ bảo đảm cho các hình ảnh trang trí nghệ thuật của chúng có độ bền vĩnh cửu.
- Khác với chất màu hữu cơ, chất màu gốm có độ bền rất cao chống lại các tác động của ánh sáng, của nhiệt độ, môi trường và bền mãi với thời gian.
- Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phát triển, sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, cung cấp ra thị trường nhiều sản phẩm với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng, phong phú, đem lại lợi ích kinh tế to lớn.
- đã nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm với chất lượng tốt, bán sang thị trường Việt Nam với giá cao.
- Ở Việt Nam, chưa có một cơ sở nào sản xuất và cung cấp ra thị trường các sản phẩm chất màu thương mại với qui mô công nghiệp.
- Trong khi đó nhu cầu sử dụng chất màu cho gốm ở nước ta ngày càng lớn với những yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại.
- Vì vậy việc nghiên cứu, sản xuất chất màu gốm sứ ở qui mô phòng thí nghiệm cho đến triển khai công nghiệp là việc rất cần thiết.
- Chất màu cho gốm nói chung có nhiều tính chất quý như hệ số dãn nở nhiệt rất bé, độ bền nhiệt cao, bền với môi trường hóa học, ánh sáng và khí quyển.
- Các LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9 chất màu gốm trên cơ sở niken crom oxit có màu sắc từ nâu đến đen tùy thuộc vào sự có mặt của các nguyên tố khác như Fe, Mn, Cu và trên thực tế 25% chất màu được sử dụng trong công nghiệp gốm là màu đen.
- Xuất phát từ những nhận định trên, đề tài của luận văn là “Tổng hợp chất màu đen cho gốm trên cơ sở hệ spinel”.
- Nghiên cứu tổng hợp chất màu đen cho gốm trên cơ sở niken crom oxit theo phương pháp phân hủy muối.
- Xác định đặc tính chất màu tổng hợp được.
- Đề xuất phương án tổng hợp chất màu từ chất thải chứa crom - niken Đối tượng nghiên cứu.
- Các hóa chất cơ bản chứa Cr, Ni, Fe LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.
- LÝ THUYẾT VỀ CHẤT MÀU 1.1.1.
- Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ là sự phát và truyền năng lượng dưới dạng sóng điện từ.
- Sóng ánh sáng Phổ của bức xạ điện từ trải rộng từ tia γ (do các chất phóng xạ phát ra) có bước sóng cỡ 10-12 m, qua tia Rơntghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại và cuối cùng là sóng rađio (sóng vô tuyến điện) với bước sóng dài 105m.
- Ánh sáng nhìn thấy nằm trong một vùng hẹp của phổ với bước sóng từ 0,4µm đến 0,7µm.
- Tính chất hạt của ánh sáng Ánh sáng là một đề tài luôn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới.
- Đến nay lý thuyết về ánh sáng đã được làm sáng tỏ và được dùng làm cở sở để giải thích rất nhiều hiện tượng tự nhiên.
- Theo quan điểm lượng tử, bức xạ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 11 điện từ là các hạt lượng tử hay photon.
- Mỗi photon mang một năng lượng ε được xác định bởi phương trình: chh.
- Trong đó: h- là hằng số Plăng, giá trị h J.s Như vậy, năng lượng photon tỉ lệ thuận với tần số và tỉ lệ nghịch với bước sóng của ánh sáng.
- Tương tác giữa ánh sáng và vật rắn Khi chùm photon chiếu vào một chất rắn, sự tương tác diễn ra, điều này liên quan đến lý thuyết lượng tử.
- Theo nguyên lý tán xạ bức xạ điện từ của Huygen, khi các photon đến gần tiếp xúc với một chất rắn, các vectơ điện trường và từ trường của các photon tới cặp đôi với các vectơ điện trường và từ trường của các electron trong các nguyên tử của chất rắn.
- Tương tác này gồm 4 thành phần, cụ thể là: R - bức xạ được phản xạ, A - bức xạ được hấp thụ, T - bức xạ được truyền qua S - bức xạ được tán xạ.
- Cơ chế này được minh họa ở hình 1.2 như sau: Hình 1.2.
- Cơ chế tương tác của photon với chất rắn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 12 Ta có Io = IR + IA + IT + IS với.
- Io là cường độ ánh sáng tới + IR, IA, IT, IS là cường độ ánh sáng được phản xạ, hấp thụ, truyền qua và tán xạ Trong trường hợp hấp thụ, năng lượng của photon làm thay đổi năng lượng của nguyên tử hoặc phân tử trong chất rắn, dẫn đến làm nóng lên ở vị trí hấp thụ..
- Ở trường hợp va chạm đàn hồi bước sóng không thay đổi, còn va chạm không đàn hồi làm thay đổi bước sóng của các photon.
- Điều này có nghĩa là một phần năng lượng hấp thụ tạo ra trạng thái “kích thích”, ở đó electron được chuyển lên vùng năng lượng cao hơn.
- Trường hợp bước sóng photon phát ra không bị thay đổi, photon được gọi là “tán xạ” và sự phản xạ là một va chạm đàn hồi.
- Các công thức có thể áp dụng đối với các tính chất quang học của chất rắn như sau: Độ hấp thụ: A = log 1 /T = log Io /I (1.2) Trong đó: I: là cường độ ánh sáng đo được Io: là cường độ ánh sáng tới Độ truyền qua: T = I / Io (1.3) Cường độ: Cường độ I được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị diện tích của một chùm photon, tức là bức xạ điện từ.
- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 13 Một phần cường độ ban đầu Io được hấp thụ, phần khác được truyền qua, phần khác được tán xạ và một phần khác nữa được phản xạ.
- Các thành phần, S và T, là các quá trình không phụ thuộc vào bước sóng của photon tới, trong khi R và A chủ yếu là phụ thuộc vào bước sóng.
- Trường hợp sự hấp thụ là rất nhỏ so với sự tán xạ, chất màu có màu trắng.
- Trường hợp sự hấp thụ là cao hơn nhiều so với sự tán xạ ở trong vùng ánh sáng nhìn thấy, chất màu có màu đen.
- Ở các chất màu có màu khác, sự hấp thu là chọn lọc (phụ thuộc bước sóng).
- Chẳng hạn, một chất có màu lục khi chúng chỉ cho tia màu lục đi qua hoặc nó hấp thụ tia màu đỏ và cho tất cả các tia khác đi qua .
- Bảng 1.1 sau chỉ ra màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ Bảng 1.1.
- Màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ Bước sóng của vạch hấp thụ (nm) Năng lượng kj/mol Màu của ánh sáng bị hấp thụ Màu của chất 299 Tia tử ngoại Không màu Tím Lục – Vàng Lam Vàng Lam – Lục nhạt Cam Lục – Lam nhạt Đỏ Lục Đỏ tía Lục – Vàng Tím Vàng Lam Cam Lam – Lục nhạt LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đỏ Lục – Lam nhạt >750

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt