- BÙI QUỐC HUY Tổng hợp chất màu trên cơ sở hệ kẽm silicat pha tạp bởi Niken hay Coba Chuyên ngành : Công nghệ các chất vô cơ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC : Ngành: Công nghệ các chất vô cơ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :LÊ XUÂN THÀNH Hà Nội, 2010 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và không sao chép ở bất cứ một tài liệu khoa học nào. - Bùi Quốc Huy 3 LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CHẤT MÀU CHO GỐM Lý thuyết về chất màu Bức xạ điện từ Tính hạt của ánh sáng Tương tác giữa ánh sáng và vật rắn Các nguyên tố gây màu Chất màu cho gốm Các loại tinh thể nền dùng để tổng hợp chất màu cho gốm sứ . - Giới thiệu một số tinh thể nền sử dụng trong tổng hợp chất màu gốm Các phương pháp sử dụng chất màu gốm . - Kĩ thuật tổng hợp chất màu . - Giới thiệu về kẽm silicat . - Phân loại silicat CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . - Phương pháp thực nghiệm Tổng hợp chất màu theo phương pháp sol – gel biến tính . - Tổng hợp chất màu theo phương pháp đồng kết tủa . - Các phương pháp phân tích . - Phương pháp phân tích nhiệt . - Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD . - Phương pháp quét hiển vi điện tử (SEM . - Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . - Tổng hợp kẽm silicat pha tạp bởi niken theo phương pháp sol – gel biến tính Điều chế các tiền chất kẽm silicat pha tạp bởi niken . - Khảo sát thành phần pha của các mẫu theo nhiệt độ nung . - Tổng hợp kẽm silicat pha tạp bởi coban theo phương pháp đồng kết tủa . - Điều chế tiền chất kẽm silicat pha tạp bởi coban . - Khảo sát thành phần pha của các mẫu sau nung . - Một số đặc tính của sản phẩm Hình thái và cỡ hạt Độ hấp thụ màu . - Khảo sát khả năng tạo màu cho men KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Tiếng Anh DANH MỤC CÁC BẢNG STT TÊN NỘI DUNG TRANG 1 Bảng 1.1 Màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ 13 2 Bảng 1.2 Các khoáng silicat 26 3 Bảng 3.1 Chế tạo mẫu kẽm silicat pha tạp niken 39 4 Bảng 3.2 Thành phần phối liệu khi điều chế các mẫu tiền chất theo phương pháp đồng kết tủa 46 5 Bảng 3.3 Các thông số cường độ pic và d ở 2 theta 34,1 độ 50 6 Bảng 3.4 Ảnh hưởng mức độ pha tạp đến độ hấp thụ ánh sáng của mẫu 55 7 Bảng 3.5 Thành phần hóa học của đất sét Hạ long 56 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT TÊN NỘI DUNG TRANG 1 Hình 1.1 Sóng ánh sáng 9 2 Hình 1.2 Dải bức xạ điện từ 10 3 Hình 1.3 Cơ chế tương tác của proton với chất rắn 11 4 Hình 1.4 Phương pháp gốm truyền thống để sản xuất vật liệu màu 21 5 Hình 1.5 Tứ diện −44SiO trong mạng octosilicat 25 6 Hình 1.6 Nhóm pyroxen 27 7 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa 30 8 Hình 2.2 Sự nhiễu xạ tia X trên bề mặt tinh thể 33 9 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu 1.1 40 10 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu 1.2- pha tạp 5% niken 41 11 Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu 1.3- pha tạp 10% niken 42 12 Hình 3.4 Giản đồ XRD mẫu 1.4- pha tạp 20% niken 43 13 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu 1.4- pha tạp 20% niken nung 1h ở 12000C 44 14 Hình 3.6 Ảnh SEM của mẫu Zn1,8Ni0,2SiO4 45 15 Hình 3.7 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu 1.5 46 16 Hình 3.8 Giản đồ XRD mẫu P7.2 (x Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu P8.2 (x Hình 3.10 Giản đồ XRD mẫu P9.2 (x Hình 3.11 Giản đồ XRD mẫu P10.2 (x Hình 3.12 Giản đồ XRD mẫu P11.2 (x Hình 3.13 Ảnh TEM mẫu P8.2 Zn1,6Co0,4SiO4 51 22 Hình 3.14 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P7.2 (x Hình 3.15 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P8.2 (x Hình 3.16 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P9.2 (x Hình 3.17 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P10.2 (x Hình 3.18 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P11.2 (x Hình 3.19 Giản đồ XRD đất sét Hạ long 56 28 Hình 3.20 Mẫu thử nghiêm trên gốm 57 8 MỞ ĐẦU Sản xuất chất màu là một ngành công nghiệp đem lại lợi ích kinh tế to lớn. - Tuy nhiên ở nước ta hiện 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 tại Việt Nam ngày càng lớn với những yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. - Vì vậy cần có chính sách phát triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam từ nghiên cứu phòng thí nghiệm cho đến triển khai công nghiệp. - Các chất màu trên cơ sở mạng kẽm silicat bền nhiệt, bền hóa học có thể dùng làm chất màu cho nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống. - Do vậy đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chất màu trên cơ sở hệ kẽm silicat pha tạp bởi niken hay coban ” rõ ràng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. - Mục đích của đề tài: Tổng hợp thành công chất màu trên cơ sở hệ kẽm silicat pha tạp bởi niken hay coban. - Tổng hợp chất màu trên cơ sở hệ kẽm silicat pha tạp bởi niken hay coban. - Đánh giá đặc tính sản phẩm thu được - Thăm dò khả năng ứng dụng 9 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CHẤT MÀU CHO GỐM 1.1 Lý thuyết về chất màu Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ là sự phát và truyền năng lượng dưới dạng sóng điện từ. - Hình 1.1: 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 10-12m, 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. - 10 Hình 1.2: Dải bức xạ điện từ 1.1.2 Tính 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 điện từ là các hạt lượng tử hay photon. - Mỗi photon mang một năng lượng ε được xác định bởi phương trình: λνεchh. - (1.1) Trong đó: h- là hằng số Plăng, có giá trị J.s Như vậy, năng lượng photon tỉ lệ thuận với tần số và tỉ lệ nghịch với bước sóng của ánh sáng. - 1.1.3 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: 11 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 1.3: Cơ chế tương tác của photon với chất rắn 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. - 12 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. - 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. - 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 mà 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 13 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/molMàu của ánh sáng bị hấp thụ Màu của chất 299 Tia tử ngoại Không màu Tím Lục – Vàng Lam Vàng Lam – Lục nhạtCam Lục – Lam nhạt Đỏ Lục Đỏ tía Lục – Vàng Tím Vàng Xanh biển (blue Cam Xanh biển – Lục nhạt Đỏ Lục – Xanh biển nhạt >750
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt