Báo cáo kỹ thuật gốm sứ gốm cordierite

TRƯỜ NG ĐẠI HỌC BÁ CH KHOA TP HỒCHÍ MINH KHOA CÔ NG NGHỆVẬ T LIỆ U BỘMÔ N SILICAT o0o BÁO CÁO KỸ THUẬT GỐM SỨ Nhóm: Nguyễn Thanh Vinh – V0702976 Trịnh Văn Thảo – V0704454 Lê Quang Dương – V0700449 Nguyễn Bảo Nguyên –V0701624 Phan Quốc Bình –V0700171 I.CHẤT NỀN CORDIERITE I.1.Giới thiệu Về Cordierite I.2.Một số phương pháp nghiên cứu I.3.Ứng dụng làm chất II.GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MANG II.1Giới thiệu Về γ- Al2O3 II.1.1.Cấu trúc γ- Al2 O3 II.1.2.Cấu tạo bề mặt γ-Al2O3 II.2.Ứng dụng gamma oxyt nhôm 11 III.NGUYÊN LIỆU ĐỂ TỔNG HỢP CHẤT NỀN CORDIERITE 12 III.1.Giới thiệu Về Nhôm oxyt nguyên liệu để tổ ng hợp 13 III.1.1.Nhôm oxyt 13 III.1.2.Nhôm nitrat 16 III.2.Giới thiệu Về Magiê oxyt nguyên liệu để tổng hợp 18 III.2.1.Magiê oxyt .18 III.2.2.Magiê nitrat 20 III.3.Giới thiệu Về Silic oxyt nguyên liệu để tổng hợp .21 III.3.1.Silic oxyt 21 III.3.2.Giới thiệu Về thủy tinh lỏ ng (TEOS) 23 III.4 GIỚI THIỆU VỀ CITRIC AXIT 25 III.4.1.Tính chất Vật lý axit citric 25 III.4.2.Tính chất hố họ c axit citric .27 III.4.3.Ứng dụng citric axit 29 IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC 30 IV.1.Phương pháp phản ứng trạng thái rắn 30 IV.1.1.Cơ chế phản ứng pha rắn 32 IV.1.2.Quá trình phát triển tinh thể sản phẩm .32 IV.2.Phương pháp kết tủa .33 IV.3.Phương pháp kết tinh thủy nhiệt 34 IV.4.Phương pháp phân hủy trực tiếp từ muối 35 IV.5.Phương pháp sol-gel .36 IV.5.1.Khái niệm Về sol 37 IV.5.2.Khái niệm Về gel .37 IV.5.3.Ưu nhược điểm phương pháp sol – gel 38 IV.5.4.Các giai đoạn trình sol-gel .38 MỞ ĐẦU Ngày ô nhiễm môi trường ngày trở thành V ấn đề nhức nhối Với người Trong phần khơng nhỏ ngun nhân có nguồn gốc từ khí thải động Các thành phần khí gây nhiễm oxyt nitơ, oxyt lưu huỳnh, hydrocacbon dễ bay hơi, cacbon monoxyt, …ngày gia tăng gây tượng mưa axit, hiệu ứng nhà kính, lỗ hổng tầng ozon, đặc biệt thay đổi Về khí hậu Do Vậy Vấn đề xử lý khí thải q trình đốt cháy nhiên liệu, đặc biệt khí thải xe giới thu hút nhiều nghiên cứu Đa số nghiên cứu sử dụng chuyển hóa xúc tác Với xúc tác kim loại quý bạch kim, paladi, rhodi…Xúc tác thường gồm lớp: chất làm từ lo ại gố m Cordierite từ phoi kim loại, chất mang phổ biến γ- Al2O3 phủ bên lớp chất Và cuố i lớp xúc tác kim loại Xúc tác phải có khả xử lý đồng thời ba thành phần nhiễm CO, NO x Và hydrocacbon dễ bay Cordierite loại Vật liệu thuộc hệ cấu tử MgO-Al 2O 3-SiO2 Thành phần hóa học Cordierite MgO.2Al2O 3.5SiO2 Cordierite lo ại Vật liệu phổ biến, có độ bền nhiệt Và bền cao nên ứng dụng làm chất đ iều chế xúc tác xử lý khí thải trình đốt cháy nhiên liệu Các nghiên cứu chủ yếu tổng hợp Cordierite từ nguồn nguyên liệu tự nhiên cao lanh, talc, alumosilicat tự nhiên…chưa đạt thông số mong muốn Đồ án đặt Vấn đề tổng hợp Cordierite theo hướng nhằm tăng diện tích bề mặt, tăng khả hoạt động giảm xuống tố i thiểu lượng chất xúc tác cần dùng Vì giá thành đắt I CHẤT NỀN CORDIERITE I.1.Giới thiệu Về Cordierite Cordierite loại Vật liệu thuộc hệ cấu tử MgO-Al2O 3-SiO2 Thành phần hóa họ c c Cordierite MgO.2Al2 O3 5SiO2 Cordierite chứa 13,7℅ MgO; 34,9℅ Al2O3 Và 54,1℅ SiO2.Với thành phần này, Cordierite thuộc nhóm gốm có thành phần mullite (3Al2 O3 2SiO2 ) cao Cordierite loại tinh thể có tự nhiên nhà khống Vật người Pháp Pierre Louis A Cordier (1777-1861) phát Cordierite kết tinh dạng lục phương Và có cấu trúc Vòng Silicat cạnh Tinh thể Cordierite có nhiều đặc tính q có hệ số giãn nở nhiệt thấp, tổn thất điện môi nhỏ Gốm Cordierite mộ t loại gốm mà tinh thể Cordierite, gốm Cordierite có độ bền nhiệt cao, dễ tạo xốp nên ứng dụng nhiều ngành cơng nghệ mà có biến đổi nhanh V ề nhiệt độ làm lọc động cơ, làm chất mang xúc tác, làm Vật liệu lót công nghệ Hàn hồ quang (Mig-Mag) Tuy nhiên, gốm Cordierite lo ại gốm khó nung có khoảng nung hẹp (từ 200C÷300C) Cho đến sau gần 200 năm trơi qua có nhiều cơng trình nghiên cứu phát triển nhằm hạ thấp nhiệt độ nung Và kéo dài khoảng nung loại Vật liệu Ngồi nhu cầu cơng nghệ hàn đ óng tàu, cơng nghiệp hàn nói chung có nhu cầu lớn Về loại Vật liệu Ở VIệt Nam xuất nhiều cơng trình nghiên cứu để tổng hợp Cordierite ứng dụng chưa nhiều VIệc phát triển cơng nghệ sản xuất Cordierite nói chung Và Cordierite làm chất cho xúc tác xử lý khí thải cần thiế t Cordierite loại Vật liệu thuộc hệ cấu tử MgO-Al 2O 3-SiO2 Thành phần hóa họ c c Cordierite MgO.2Al O3 5SiO2 Cordierite chứa 13,7℅ MgO; 34,9℅ Al2O3 Và 54,1℅ SiO2.Với thành phần này, Cordierite thuộc nhóm gốm có thành phần mullite (3Al2 O3 2SiO2 ) cao.[21] I.2.Một số phương pháp nghiên cứu Rất nhiều nghiên cứu khoa học đ ã tổng hợp thành công Vật liệu gốm Cordierite từ nguyên liệu tự nhiên • Tổng hợp dùng nguồn nguyên liệu từ cao lanh A lưới phương pháp đồng kết tủa • Tổng hợp Cordierite phương pháp đồng kết tủa có hỗ trợ phương pháp hóa • Tổng hợp Cordierite từ nguyên liệu tự nhiên cao lanh, talc, Và bột nhơm hydroxyt thương mại • Tổng hợp Cordierite phương pháp phân tán rắn –lỏ ng khống alumosilicat tự nhiên • Tổng hợp Cordierite phương pháp sol –gel từ Na2SiO3 Và muối có chứa Magiê Và Nhơm I.3.Ứng dụng làm chất Cordierite loại Vật liệu phổ biến sử dụng làm chất cho xúc tác nhiệm Vụ Sở dĩ Vậy Vì Vật liệu đạt tính chất chất là: • Có độ bền nhiệt Và bền cao nên độ bền chung cao Và khơng bị Vỡ • Khả chịu chấn động nhiệt tố t có độ xốp nhỏ, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ • Chịu tốc độ nhanh dịng khí • Độ sụt áp thấp Chất gốm Cordierite thường chế tạo dạng khối liền hình trụ có nhiều lỗ nhỏ qua Khi cần ghép khối lại Với nhau, cách Vòng đệm titanat nhôm Những đặc trưng khối liền Cordierite : Số lỗ cm2 : 46 62 Bề dày thành lỗ, mm : 1,11; 1,15; 1,30 Độ xốp ,℅ 30 : Bề mặt hình học, m/l : 2,19 2,79 Khối lượng riêng Vật liệu, g/cm : 1,68 Khối lượng riêng biểu kiến, g/cm : 0,58 0,41 Nhiệt dung riêng Cp,cal/g 0C: 0,086 -6 Hệ số dãn nở nhiệt, 10 / C: 0,7 o Giới hạn nhiệt độ sử dụng, C: 1100 Kích thước lỗ to, Å : 7000 ÷ 10000 Kích thước VI lỗ, Å : 70 ÷ 90 Bề mặt riêng BET,m /g :