Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp chất màu dùng cho gốm sứ trên nền tinh thể perovskite

mau phát sinh là đo tương tác của các lượng tử ánh sáng với cÌcctron trong các phan tử của chất, nhưng vi trạng thái của electron trong kim loại và trong phi kim,trong các hợp chat hữu c

Trang 1

BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

~v LL»

KHOA LUAN TOT NGHIEP

CU NHAN HOA HOC

Trang 2

KHỎA LUẬN TÓT NGHIỆP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

ele

KHOA LUAN TOT NGHIEP

CU NHAN HOA HOC

CHUYEN NGANH: HOA VO CO

Dé tai:

TONG HOP CHAT MAU DUNG CHO

GOM SỨ TREN NEN TINH THE

PEROVSKITE

GVHD: TS Phan Thi Hoang Oanh

SVTH: Nguyễn Thị Bich Thùy

Trang 3

NHAN XÉT CUA HỘI DONG KHOA HỌC

ĐÓ 11H 1 LH tit ei 11 1 3.1.v 3L .c.c PL Lc ”3Ỷ.Ỷzýz3°z> 7 Ÿ cYAUSSSS*SSS*tt9099449

A ORR eR Ae RRA HH} }}ỷỷỹ L1} 114999400 013931410909991010100693393939930100109339119599409113194391194991 1 1.T3.T3V3V1Vl3V3 3 s91 .».? v '.ngngggg 9

Prertrrireeiititt tei T NGHI 1993119 9900111 er i

—.{ Zz⁄⁄ịhỊ HP HH tierra

.}}ỷ{ỷ}{ỷỹ{ỷH{HỊ‡}ỈỈ}ỷ} EERE 1 1 EERE NE EEEE EER EEEEE EEE EEEEEESEEEERREEHERDERER EEE EEE EETREREREEREDEE REESE EEE EEEEEE REE EE EEEEOEREREEEERERE SEER OHHH ED

pane reeeene da ceeeneeneseeeecdaeacdescacesensecscccccceeccstsncesenestedsassscenencessscomensnhestassessbasssseseees ees si eseeenseceessesee

Trang 4

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thoi gian qua, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Hóa học

trường Dai học Sư phạm Tp Hỗ Chi Minh đã đã tan tinh giảng dạy, giúp đỡ tôi trong

những năm tháng học tập tại trường.

Dé hoan thành luận văn nảy, tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm

Khoa, cán bộ ở tổ Bộ mén Hóa Lý, Bộ môn Hóa Đại cương - Vỏ cơ vả các tổ bộ môn

khác của Khoa Hóa, Trường Dai học Sư phạm TpHCM đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều

kiện thuận lợi cho tỏi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đẻ tải.

Đặc biệt tôi xin bảy tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Phan Thị Hoàng Oanh,

người đã tận tình hướng dẫn, tận tỉnh chỉ bảo, giúp 48 vả tạo điều kiện cho tôi hoản thành

khóa luận này Sự động viên của cô trong những lúc khó khăn lả động lực đẻ tôi có gắng

phấn đấu hoàn thành tốt khóa luận nảy.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, những người bạn xung quanh tôi là

chỗ dựa tinh thần giúp tôi vượt qua những lúc khé khăn, đã cho minh lời khuyén chânthành, luôn động viên, các bạn đã chia sẽ kinh nghiệm học tập cũng như góp ý cho mình

rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện để tài.

Cảm ơn tất cá mọi người đã luôn ở bên cạnh tôi, xin cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2014

Nguyễn Thị Bích Thùy

Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 3

Trang 5

KHỎA LUẬN TĨT NGHIỆP

MỤC LỤC

`:¿ dị: | ÂN nnnnaaaggaa 4

SRE EO Ot HN | a ae ee 7BANH MỤC GAC BANG c0 2cẺ ccm Nasceistcassieocibcaaibaceessabat 8

CHIEN TTI s, |7 4, cess NGƯN ND NONNNVENEDDREEHUEANBBMM i

II Cpa Reunion chin aber) Gat assesses csstceccsccssssassccesneieccertcclasspmecapeatintceoee H

I.I:L dan cheba evden: vinden [S022 222i II

1.1.2 Nguyên nhân gây mau cúa khống vật { l] - -5-5-55<5 12

1.1.3 Thanh phan chất mau cho gồm sứ [3] -22-5222222c2c2czcxec 14

I.1-3.\ Chấttạo mảu 222occcsS<ceccccerscrrrrrrzxrre 14

DY Re SAME SC Ts cr rss Rv Sam 2120021/2022102/826202620240022S 14

Se 141.2 Một số oxit gây mau thơng đụng [3, 4, 6] - 22-5-5552 5cccccee 1s

|3, ƠOKICÓANGG12G0621//0A01(-62xaU00C0b1060W00ã44020803A114444i l§ 1.2.2 Oxitcrom Ă SH Su TH HH TH kg l6 l5 OXRHHOHsroseoessoicekccccccioriiceciiictbeccti(GiGG660103064660ã 0 2Geaa l6

Hơ DNÐỀ2222220/20L22006006264506219ki239x3Se4 16

I2g.- (SN (10 E onnsoeaycennenAtaueeteervrtersgn001990000504000004 0161106009904 0953080066) 17

UZ OXKKẾN sssssasisccssiaassiicasssszacavccessssnsssaasnnssinan siksiipclisaaanss caboose 17

1.3 Phan loại mau theo vị trí trang tri giữa men và mau [3] 17

l3, Chê niên caret nmerems yess esc ciate sciences concent NSS 17

Nguyễn Thị Bich Thùy Trang 4

+

Trang 6

KHOA LUAN TOT NGHIỆP

Âu, ` MiôU TENG HT oausoseovesabesobesesirsCcsdteiitevtgrrceossseseevoevessses 18

1.4 Các phương pháp tông hợp chat mau [6, 8} -255<55s<5c5ccccrx 18

1.4.1 Phương pháp gồm truyền thông 222-22s2222z2cccxeeccceccccccre 18

I.4.2 Phương pháp đồng kết tủa ò s0 2coccsccerveeeererxcrre 18

2.2.1 Nghiên cứu tong hợp chat nén perovskite — - sseeeseecssssconeeeeens 242.2.2 Khảo sát anh hưởng của nguyên liệu đầu đến sự tạo pha peroskite 242.2.3 Nghiên cửu tổng hợp chất màu trên nền Perovskite 242.2.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu -5 25S2 24

2.2.5.1, Thử mau trên sản phẩm men gếm 5 2 coi 24

2.2.5.2, Khảo sát cường độ mau, khả năng phát màu trong men 24 2.3 Các phương pháp nghiền cứu [7Ì - Series 24

2.3.1 Phương pháp tổng hợp perovskite vả bột mẫu 24

2.3.2 Phương phap phân tích nhiệt Su 25

233: PhươngphqXKD(<¡ccc (260 206CGa\4GHG to 26

2.4, Dụng cụ, thiết bị và hóa chất s65 322222Scccrczd.ccccseeecee 27

CHƯƠNG 3; KET QUA THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 Nghiên cứu tổng hợp perovskite ¿ ¿©-222222222ZccScsecccerccccrcccee 28

3.1.1, Phương pháp gốm truyền thang cccsssoccsssessseeessseersveeeessneeeneeceneseeens 28

Nguyễn Thị Bich Thùy : Trang 5

Trang 7

KHOA LUẬN TOT NGHIỆP

3.1.2 Khảo sát ánh hưởng của phương pháp tổng hợp đến sự tạo pha

3.2, Nghiên cứu tổng hợp chat mau trên nền perovskite 25-555- 393.3, Đánh giả khả năng phat mau của sản phẩm [ I] 5 c5-555+ 48

Se A Án gêm tiến | |, « seo nSeeenneeeesneeeeeeỶe.o=e-ns 48

CHƯƠNG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, - 2220cccccsccceceeeio 60

TH Na ŸẰŸÝỶ - ere ni 60 OS RE (To eeeiodeieieessoccendooeoaienscaeeengeee=nl 60

TAT DUGG THAM KHẢO acc ce 6l

——t—tễ>x-xss=xsssssws=smxm

Nguyen Thị Bích Thùy Trang 6

Trang 8

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cau trúc tinh thẻ cia perovskite (a,b) và sự biến dang mang tình thẻ (c)

Ô tsceenemmess pppvenr’ 2)

Hình 3.1: Gian đồ TGA- DTG của mẫu M1 ÄGlAdbbttcedjeoyENJetioifercocca 20

Hình 3.2: Giản đỏ phỏ XRD của mau {12 pctaasepest th 1)Hình 3.3: Giản đỏ pho XRD của mẫu AM 3 5 5251111051111 166 3]Hình 3.4: Giản do pho XRD của mẫu N24 56s 1222 10211022111200011 1122 33

Hình 3.5: Giản đỗ phd XRD của mẫu NI2-20 55c se 33

Hình 3.6: Giản dé phé XRD của mẫu M22 Vb)ÀÄáb60x42x413y3056066044 a5) 5Hình 3.7: Giản đỏ pho XRD của mẫu \\{23 -Đ2225-22222-SC2Z2sczEESScxrrrz.cece 36

Hình 3.8: Giản đỏ pho XRD của MAW Pˆ12 55555 tEssesiiiirei 38

Hình 3.9: Giản đỏ TGA-DTG của mẫu CY2 555555ccsce 4iHình 3.10 : Giản đồ TGA-DTG của mẫu Co2 2 5-©222222Sd£22Z2zeccrrrccccce 42

Hình 3.11: Giản đồ TGA-DTG của mẫu Ni2 -22-2555222s0225csrzzsrrrceccee 43

Hình 3.12: Hình ảnh sản phẩm bột mau Crom nung ở 120°C, lưu 3 giờ 44

Hình 3.13: Hình ảnh sản phẩm bột màu Coban nung ở 120C lưu 3 giờ 45

Hình 3.14: Hình ảnh sản phẩm bột màu Niken nung ở 120C, lưu 3 giờ 46

ERATE TTS Ma IOUS as St a0 aszA 48

Hình 3.16: Mẫu màu thay thé bằng Cy”T s25 0002210002111 111v, 50

Hình 3.17: Mau màu thay thé bằng Co” ” 55t 6 10221001122121111 xe, $3Hình 3.18: Mau màu thay thé bằng Ni”” -2:55s-5252522ssS2vzcZzrrreeccccsscs 56

Trang 9

DANH MỤC CÁC BANG

Bang 1.1: Moi quan hệ giữa bước sóng ảnh sáng bị hap thụ và mau sắc của vat thể

sitet atc mac Sas tot the a tact i 506 TU GD 2009) L2: 0015701, I

Bang 1.2: Một số chất nên có thể được dùng trong tong hợp mau cho gồm sử 14 Bảng 3.1: Thành phản 2 mẫu phổi liệu 25 522©7555Z<-ccxseccszess 29

Bảng 3.2: Thanh phan 2 phái tiệu theo tỉ lệ mởi 5 5+55<5scSsszczsSsscce 3!

Bảng 3.3: Bảng phối liệu màu thay thé bởi Cr”” (25555555525 Q2

Bảng 3.4: Bang phối liệu màu thay thé bởi CoŸ` À 2:52 25s 522222521211 38

Bang 3.5: Bang phỏi liệu màu thay thể bởi NT” o.ccccccccsosveessseorssersrnrverrevnesvnees 39Bang 3.6: Bang tí lệ trộn men màu của MAU CTOAM, 5:54 5555532515556 47

Bang 3.7: Bang ti lệ trộn men mau của Wile CSD a Ưu nÃ 48

Bảng 3.8: Bang tỉ lệ trộn men màu của matt NiÂen 22 55s S110 47

Nguyễn Thị Bích Thủy Trang 8

Trang 10

MỞ ĐÀU

Ngày nay, gốm sử đã không còn xa lạ với con người nữa Các sản pham gồm

sử có mặt ở khắp mọi nơi trong đời sông hàng ngày, từ gốm sứ din dụng tới gốm sứ

mỹ nghệ, gồm sứ công nghiệp gạch dp lát Ở nước ta, có rat nhiều làng nghẻ lâu đời nôi tiếng về sản xuất đỏ gốm như: Bát Tring, Đông Triều, Hương Canh, Chu

Đâu

Những năm gần đây, nganh công nghiệp sản xuất gốm sứ đã và đang có bước

phát triển mạnh mẽ trên toản thé giới nói chung vả cùng như Việt Nam nói riêng

Với những yêu cẩu cao, chọn lọc của người tiểu dùng các sản phẩm gốm sử không những phải đa dạng phong phú vẻ chủng loại mẫu mà, kiểu dang chất lượng cao ma

còn phải đa dạng về màu sắc, các sản phẩm phải đảm bao hinh ảnh trang trí có độ

bên vĩnh cữu Khác với chất mau hữu cơ, chất màu gốm sứ đòi hỏi phải bẻn nhiệt,

bên hóa cao dé chồng lại các tác động của ánh sáng, của nhiệt độ, của môi trường,

và bền mãi với thời gian, lam cho giả trị thẳm mỹ của các chủng loại sản phẩm này được nâng cao Vì vậy, chất màu trang trí đóng vai trò rất quan trọng Song chỉ phí

cho chất mau sản xuất gốm sử là khá lớn, nước ta đa số đều phái nhập ngoại với gidthành cao còn các khoáng tự nhiên thi không ổn định, lẫn nhiễu tạp chất, gây can trở

khó khăn cho việc tổng hợp cũng như sử dụng Vì thế, việc nghiên cứu tổng hợp

chat màu nhân tạo là rat quan trọng và can thiết

Hiện nay, các chất mau gốm sử đang được sử dung phổ biến có nguồn gốc cấu

trúc mạng lưới của các tinh thể nén bén chủ yếu là: spincl, perovskite, zircon,

corundum, cordierite, mullite Người ta thay thé một phản các ion MÌ", M”" trong

mang cấu trúc lưới của các chất nền bằng các ion có khả năng phát mau như Cu””,

CoŸ", Cr`" dé tạo ra nhiều chất mau chịu nhiệt, bên mau Trong các chất màu gốm

sứ thi chất màu mang hệ tinh thể nền là perovskite (ABO¿) được nghiên cứu rất kỹ

lường Dé điều chế các perovskite người ta thường sứ dụng các phương pháp khácnhau như: phương pháp gốm truyền thông, phương pháp đồng kết tủa, phương phápsol-gel nhưng phô biến nhất là phương pháp gồm truyền thông tong hợp perovskite

ở nhiệt độ cao Phương pháp tổng hợp perovskite trong pha rắn có ý nghĩa đặc biệt

vi có thê để dàng thu được các chất ở dang sạch hoàn toàn không có tạp chat, màu

Trang 11

sắc tươi sáng, độ phát màu mạnh, bén trong môi trường Rat ít gặp perovskite trong

tự nhiên Chính vi thé ma việc tông hợp các perovskite là đối tượng của nhiều cong

trình nghiên cứu.

Với những lý do trên, tôi xin chon đẻ tài “Tống hợp chất màu ding cho gốm

sứ trên nền tinh thé perovskite”

—— _—, L LALLLLOỄễễễễễễễễễỄễễễễỄễễễễễễ:ŸFễ

Trang 12

CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1.1 Chat màu cho gốm sứ

1.1.1 Bản chất của màu sắc [3]

Màu sắc của vat chất có được lủ do chúng cỏ khả năng hấp thụ ánh sáng một

cách có chọn lọc Trong thực tế, một vật dù có màu sắc nổi bật, ching ta cùng

không cảm nhận được nếu không có ánh sáng “không có ánh sáng thi mọi vật đều

tốt den”, Do vậy, mau sắc, ánh sáng, thị giác đi liên với nhau

Ảnh sang nhin thay được bao gom một day các tia sắng có bước sóng tử

380-760 um, Những tia sáng không trồng thấy có bước sóng ngắn hơn 380 ym gọi là tia

tử ngoại và có bước sóng dai hơn 760 zm được gọi là tia hông ngoại

Mỗi tia sáng có một bước sóng xác định nằm trong phổ ánh sáng thấy được cho ta một mau đơn sắc Ánh sáng trắng là tỏ hợp của bảy mau: đỏ, cam, vắng, lục,

lam, chim, tím được sắp xếp theo thir tự giảm din bước sóng Nếu một vật hap thụ

hoàn toàn tat cả các tia của ảnh sáng tring thì ta thấy vật đó cỏ màu đen Mau của

vật chất được chúng ta thu nhận lả mau phụ với mau ma chất đã hap thụ Vi đụ, một

vật hap thy tia màu đỏ ( 2 = 730 - 610 nm) thì ánh sáng còn lại gây cho ta cảm giácmau lục (ta thay chat đó có màu lục) Ngược lại néu chất đó hap thụ tia màu lục thi

đổi với mắt ta nd sẽ có mau đỏ Người ta gọi màu đó và màu lục là hai màu phụ

nhau.

Dé một hợp chất có màu, không nhất thiết A của nó phải nằm ở vùng khảkiến mà chí cần cường độ hấp thụ ở vùng khả kiến đủ lớn Nói một cách khác tuycực đại của vân hap thụ nằm ngoải vùng kha kiến nhưng do vân hấp thụ trải rộngsang vùng khả kiến nên hợp chất vẫn có mau Tắt nhiên để cỏ được sự hap thụ thấy

được ở vùng khả kiến thi 4 của chất cũng phải gần ranh giới của vùng khả kiến,

Nguyễn Thị Bích Thùy Trang II

Trang 13

$00-560

1.1.2 Nguyên nhân gây mau của khoáng vật [1]

Dựa vào cau trúc nguyên tử, phân tử ma người ta giải thích được sự tạo mau

của vật chất

Cầu tạo nguyên tử gồm có hai phan chỉnh:

Hạt nhân tích điện đương, khối lượng của nguyên tử tập trung phần lớn là ở

đây, trong hạt nhân có hai loại: hạt proton tích điện dương và nơtron không tích điện

Electron là các hạt mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân tạo nên

vùng không gian bao quanh hạt nhàn như một đám mây electron (orbitan nguyên

tử) trong đỏ xác xuất có mặt clectron la lớn nhất Điện tích đương của hạt nhân

bằng trị sé electron chuyén dong xung quanh hat nhan, các electron được phan bố

trên một diy các mức ning lượng xác định Độ linh động của các clectron, kha ning

di chuyên từ mức năng lượng nay sang mức năng lượng khác, từ nguyễn tử naysang nguyên tử khác của chúng là tất cá những yếu tổ quyết định kha năng xuất hiệnmau sắc của vật the

Trang 14

Khi năng lượng của ánh sáng truyền đến nguyên tứ hay phân tử vật chat, cácclectron sẽ bị kích thích va chuyển từ trạng thai có mức năng lượng thấp E; (trang

thải cơ ban) lẻn trạng thái có mức năng lượng cao hơn một năng lượng E; (trạng

thai bị kích thích) do hấp thụ năng lượng AE= E;-E,, nhưng electron ton tại ở trạngthái này không lâu sau đó electron sẽ phát ra năng lượng AE đã hap thụ vả trở về

trạng thải ban đầu Việc thu vả phát năng lượng AE có liên quan đến việc thu và

phát các lượng tử ánh sáng năng lượng hv (AE= E;-E;= hv= he/ 2 ) và liên quan đếnbản chất sóng hạt của vật thé

Mỗi bước sóng ứng với một năng lượng xác định Bước sóng cảng ngắn thi khi va chạm, năng lượng truyền cho các electron cảng lớn.

Chiều đải bước sóng:

Với h- hằng số Planck; h= 6.625.10”*J.s

¢- vận tốc ánh sáng; c= 3.10” m/s

Theo công thức trên, ửng với mỗi biến đổi năng lượng của các electron (hay là

moi sự di chuyển của chúng từ những trạng thái năng lượng khác nhau) sẽ cỏ một bước sóng hay tần số xác định Do đó, mỗi bước chuyến electron sẽ được phán ánh

trên phổ đưới đạng một vạch Như vậy trên cơ sở bảng hệ thống tuần hoàn

Mendelev, về nguyễn tắc ta có the dự đoán sự có mau ở một hợp chất nào đó.Tuy

nhiên, trên thực tế sự tương tác qua lại giữa các cation- anion, trạng thái ton tại cũng

như cầu trúc tinh thé của chất có anh hưởng đến mau thậm chí lam thay đổi hoàn

toàn điều kiện xuất hiện mảu

Có những điểm khác nhau về nguyên tắc giữa cơ chế xuất hiện mau ở các kim

loại, ở các hợp chat vơ cơ va trong phan tử hữu cơ Mặc dù trong tat cả các trường

hợp mau phát sinh là đo tương tác của các lượng tử ánh sáng với cÌcctron trong các

phan tử của chất, nhưng vi trạng thái của electron trong kim loại và trong phi kim,trong các hợp chat hữu cơ vả vỏ cơ là khác nhau nên cơ chế xuất hiện mau fa cũng

không như nhau.

Trang 15

KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP

——————————

Đổi với mau của kim loại thi điều quan trọng là tính đồng đều của mạng lưới tinh thé va khả nang chuyển động tương đối tự do của electron trong toàn bộ khối

kim loại,

Màu của đa số các chất vô cơ được quyết định bởi các bước chuyển electron

va do đó bởi sự chuyên điện tích từ nguyên tử của nguyễn 16 nảy sang nguyễn tử

của nguyên tế khác, Déng vai trd cơ bản, quyết định trong trường hợp này là trạng

thái hóa trị của các nguyễn tố, electron ngoải cùng của nó,

Trong phân tử của những chất có mau, mức năng lượng của các electron phân

bố khá gần nhau Néu AE lớn phải dùng những lượng tử khác chứa nhiều nang lượng hơn, ví dụ các lượng tử tử ngoại Số electron trong nguyễn tử cảng nhiều, thi

các mức năng lượng càng sỉt nhau Nhắt đối với các nguyên tử có quỳ đạo khôngchứa electron (obitan trồng), việc chuyển electron từ trang thái này sang trạng thái

khác cần những nang lượng bé, ứng với các tia sảng của phan phổ trồng thấy (các

mức electron gin nhau thi sẽ tạo các điều kiện cho mau xuất hiện hay mau sâu hơn).

Sự khác nhau về năng lượng các các orbitan nay quyết định mau của hợp chất chứa

các ion tương ứng.

1.1.3 Thành phần chất màu cho gốm sứ [3,5]

1.1.3.1 Chất tạo màu

Cúc oxit mang màu thường lả oxit của nguyên tố d như coban, đồng, crom,

sắt, niken, mangan Ngoài ra còn có oxit của các nguyên tô đất hiém.Cac oxit không

mang mau như Al;O;, ZnO, PbO, CaO được ding lim chất tổ hợp màu.

1.1.3.2 Chất gây đục

Các oxit không mang màu nhưng gây đục, gây mờ như TiO;, SnO;, SrO,

Sb:O;, là các oxit có chí số khúc xạ cao

1.1.3.3 Chất khoáng hóa

Là chất tạo thành hợp chat để nóng chảy với một hoặc nhiều cấu tử trong phối

liệu làm giảm nhiệt độ nóng chảy và tăng tốc độ phản ứng, chăng hạn như axit

boric, oxit bo,

1.1.3.4 Chatnén

Dé tầng độ bên màu ớ nhiệt độ cao, việc chọn chất rin làm nén thích hợp là

điều can thiết, Thường chất nén là chất có nhiệt độ nóng chảy va chi số khúc xa cao.

Trang 16

Bảng 1.2: Một số chat nén có thé được dùng trong téng hợp màu cho gồm xứ

Hợp chất tinh thê Chỉ số khúc xạ Nhiệt độ nóng chảy, °C

Oxit coban hóa trị hai CoO, rất cứng, ở nhiệt độ 2800°C bắt dau phân hủy, mat

oxy, ở nhiệt độ 18°C CoO hấp thụ oxy để tạo thành CoyO, Thu nhận CoO bằng cách nung nóng kim loại Co hoặc Co(OH); và CoCO› Trong thực tế người ta

thường dùng các dang muối như CoCl;6H:O, Co(NO,);.6H:O, CoSO,.7H:O dễ hòa tan hơn để đưa vào men Màu đo hợp chất coban đưa vào là màu xanh nhạt đến

mau xanh lam tùy theo ham lượng coban Các hợp chất này thường kết hợp với

Al,Oy và ZnO tạo thành các hợp chất mang mau, him lượng Al;O; cảng cao thi

mau xanh cảng nhạt Coban khi kết hợp với photphat hoặc arscnat cho mau tim

xanh đến tím, phát màu 13 hơn khi thêm vào một lượng nhỏ MgO Khi cho CoO kết

hợp với oxit của mangan, sắt, crom sẽ tạo nên men màu đen từ men trong suốt.

Nếu là sản phẩm kỳ thuật, oxit coban có chứa một lượng nhỏ tạp chất các kim

loại khác (như niken, mangan, sắt, Oxit coban nhiễm bản sẽ không cho phép thu nhận được các chất màu sạch vì tạp chất ảnh hướng lên sự tạo mau,

Trang 17

1.2.2 Oxit crom

Cr,O; hạt tinh thé khó nóng chảy, màu xanh lá cây sim, không tan trong H;O,

axit, kiểm, có đặc tính bén vững với tác dụng của ánh sang, của môi trường, nhiệt

độ cao vả của các loại khí độc hại như SO;, H;S Trong thiên nhiên oxit crom

thường gặp ở dạng khoáng sắt - crom FeO.Cr;O:

Cr,0, thường được ding lắm bột màu cho sơn va thuốc vẽ Dé chế tạo chất mau hồng người ta kết hợp dùng Cr;O; với SnO; và CaO Màu hồng sẽ dịch chuyển

vẻ phía màu tía khi có mặt một lượng đáng kế của Bo Trong men màu chì hoặc

men axit khi thêm một lượng nhỏ CryO;¿ ở nhiệt độ thấp cho màu vang Oxit CryOy

khi có mặt một lượng lớn trong men sẽ lam tăng nhiệt độ nóng chảy của men Khi

ham lượng khoảng I-1.5%, CryO; lam cho men có màu xanh lục, nó còn được dùng

đẻ chế tạo thủy tinh mau xanh.

1.2.3 Oxit nhôm

Nhôm oxit tồn tại ở nhiều dang thù hình khác nhau, có cấu trúc, tinh thể khác nhau vả phụ thuộc vao điều kiện điều chế, như các dạng œ=,y—=,ổ — trong đó dạng

a —Al;O; là bền hơn cả Al,O, không có khả nang phát màu nhưng đóng một vai

trò quan trọng đến khá năng tạo mau Nó đóng vai trò khi là kiểm, khi là axit và có

tác dụng trung hòa các cau tử thừa trong phản ứng tạo mau vả duy trì cân bằng hóa

học Trong chất màu gốm sứ, Al;O; sẽ làm tăng mạnh độ bén vững ở nhiệt độ cao

và các dung dịch của men gốm sứ.

Al;O; có thể kết hợp các oxit CeO, CoO, Cr;O; tạo thảnh các spinel mang màu Dựa vào chat mau gồm sứ thường sử dụng oxit nhôm sạch, cao lanh, fenspat

Và pecmatit,

1.2.4 Oxit sắt

Fe;O) dang bột mau nâu đỏ không tan trong nước Các hợp chất sắt là các chất tạo nén màu phổ biến nhất trong ngành ceramic Sắt cho phép chế tạo từ màu đỏ tươi đến màu dé sim, có thể biểu hiện khác biệt tùy thuộc vào môi trường lò, nhiệt

độ nung, thời gian mung và tùy theo thành phần hóa học của men.

Trong môi trường nung khử, Fc;O; dễ đảng bị khử thành FeO và trở thànhchất chảy Nếu muốn giữ được oxit sắt (Ill), từ 700-900°C môi trường nung phải là

oxy hóa Trong môi trường nung oxy hóa, nó vẫn là Fe;O; và cho màu men từ hỗ

Trang 18

——————ễ

phách tới đến vàng nếu hàm lượng tối đa trong men là 4%, cho men mau da ram

nắng nêu hàm lượng khoảng 6% va cho mau nâu nếu hảm lượng Fe:O cao hơn.

Kèm làm xấu màu của sắt Titan va rutile với sắt có thé tạo hiệu quả đốm hay

vệt mau rất đẹp Trong men kiểm có chứa bo, sắt oxit tạo thành mẫu đỏ rượu vang

Trong men canxi, FeyO› có khuynh hướng cho mau vàng.

Ở điều kiện thường, kẽm oxit có dạng bột mau trắng mịn, khi nung trên

300°C, nó chuyển sang mau vang, nhưng khi làm lạnh lại trở vẻ mau tring Trong tự nhiên thường gặp ở dạng khoáng xincata Oxit kềm đưa vảo thành phần chất mau gồm sứ ở dạng bột kẽm trắng và cacbonat km Bột kẽm trắng thu được từ kim loại

hoặc từ quặng kẽm bằng cách nung chúng ở nhiệt độ cao

1.3, Phân loại mau theo vị trí trang trí giữa men và màu [3]

Theo đặc tinh sử đụng các chất mau gốm sứ được chia thành 3 loại: chất mau

trên men (dễ chảy hoặc được gọi là chất màu nhẹ lửa), chất mau đưới men (khó

chảy hoặc là chất màu nặng lửa) và chat mau trong men.

1.3.1 ChẤt màu trên men

Các chất màu trên men sử dụng để trang trí cho các sản phẩm gốm xếp và sứ Màu trên men gồm hỗn hợp chất màu, chất chảy và phụ gia Chúng được phủ lên

trên bể mặt sản phẩm đã phủ men Chúng chảy long gắn chặt với bẻ mặt xương gốm

khi nung ở nhiệt độ 600°C đến 900°C tạo nên độ bóng rat đẹp va tông mau rất sáng.

Nhưng vẻ mặt hóa học va cơ học chúng kém bén hơn so với các chất mau dưới men Do nhiệt độ nung thấp nên chủng loại các chất màu trên men rất phong phú.

1.3.2 Chất màu dưới men

Các chất màu dưới men thường được phủ trực tiếp lên các sản phẩm gốm xốp

đã nung sơ bộ hoặc đà sdy khỏ, sau đó phủ men va nung sản phẩm gồm ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nung của màu trên men, khoáng 1175°C đến 1220°C Vì có lớp

Trang 19

men bóng che phủ trên lớp chất màu nên các chất mau nảy bảm rit chặt trén bẻ mặt sản phẩm vả có mau rit đẹp Tuy nhiên, do nhiệt độ nung cao, nên một số màu bị

bien đỏi do có it các oxit mau của kim loại chịu đựng được nhiệt độ cao ma không

bị phân hủy nên chủng loại của các chất màu dudi men không nhiều và không có

tổng mau rực rỡ Song các chat mau này với những đặc tính thấm mỹ vả độ bên

vững cao đã trở nên rất quý giá.

1.3.3 Màu trong men

Màu trong men được tao thành bằng cách dua chất trực tiếp màu bén nhiệt

được tông hợp trước vào men Sự tạo mau trong men có thé xảy ra bằng cách phân

bố các hạt máu vào trong men hoặc chất màu hòa tan Lin vào trong men nóng cháy.

Đối với màu trong men thi kích thước hạt chat mau có ảnh hưởng rat lớn đến cường

độ màu, kích thước hạt càng nhỏ thì cường độ mau và độ đồng đều mau cao.

1.4 Cac phương pháp tống hợp chất màu [6, 8|

1.4.1 Phương pháp gốm truyền thống

Chat màu thường được tông hợp theo phương pháp gồm truyền thống Phương pháp gồm truyền thống thực chất là phản ứng giữa các pha rắn là đi tử oxit,

hidroxit, mudi vỗ cơ Theo phương pháp nảy, các chất rắn là nguyên liệu ban đầu để

tinh toán thanh phan sao cho đạt ty lệ mol hay thành phan phan trăm định trước của

sản phẩm mong muốn, Tiếp theo là nghiền mịn dé tăng điện tích tiếp xúc, ion có thé

khuếch tan qua bề mặt phân cách rin- ran và phản ứng được với nhau dé tạo phản

ứng đồng thể, Nếu lượng phối liệu chỉ dưới 20 g có thể nghiền mịn bằng cdi mã não Bước tiếp theo la ép viên nhằm tăng mức độ tiếp xúc giữa các chat phan ứng, rồi nung ở nhiệt độ cao trong thời gian dài Phản ứng giữa các pha rắn không thé

thực hiện được hoản toàn, nghĩa là trong sản phẩm vẫn còn mặt chất ban đầu chưa phan ứng hết nên thưởng phải nghiên trộn, ép viên, nung lại lần thir 2 Đôi lúc cần phái tiến hành nung vài lin như vậy Pho XRD cho biết sản phẩm đã hết chat ban

đầu mới xem như kết thúc phản ứng.

1.4.2 Phương pháp đồng kết tủa

Các chất ở dang dung dich rồi tiến hanh kết tủa dong thời, sản phẩm thu được

tiến hảnh lọc, rửa rồi sấy nung Phương pháp nay cho phép khuếch tin các chất

Nguyễn Thị Bich Thùy Trang 18

Trang 20

tham gia phan ứng khả tốt, ting dang kẻ diện tích bẻ mặt tiếp xúc của các chất phản

ứng Phương pháp nay can phải lưu ý hai vẫn dé sau:

Một là, đảm bao đúng quá trình đồng kết tủa nghĩa là két tủa đồng thời cả hai

Nguyên tắc của phương pháp này là tạo ra dung dich theo đúng tí lệ hợp thức

của sản phẩm va trộn lẫn với nhau tạo thành hệ sol, sau đó chuyển từ dang sol thành

gel rồi say khô dé thu được sản phẩm

Phương pháp này cũng mắc một số khó khăn đó là chịu ánh hưởng của nhiều

yếu tổ như thành phan nguyên liệu ban đầu, cách thức thực hiện quy trình thủy phân các hợp chất của Si, Ca, Al rất nhạy cảm với những thay đổi (xúc tác axit-bazơ, sử

dụng nhiệt độ duy tri trong qua trình thủy phan, thời gian thủy phân chất phân tán,

chat chống keo tụ).

La quá trình tổng hợp rất phức tạp, phải sử dụng dung mỗi dé thủy phan các

hợp chất cơ kim rất đắt tién nên hạn chế phần nào ứng dụng của nó trong thực tế.

1.4.4 Phương pháp phân tán rắn lóng

Nguyên tắc của phương pháp này là phân tán pha rắn ban đầu vào pha lỏng rồi

tiến hành kết tủa pha rắn thử hai Khi đó, các hạt pha kết tủa sẽ bám xungquanh hạt

pha rắn ban đầu, làm cho mức độ phân bố của ching đồng đều hơn, tăng điện tích

tiếp xúc cũng như ting hoạt tinh của các chất tham gia phan ứng, do đó làm giảm

nhiệt độ phan ứng xuống thấp hơn nhiều so với phương pháp gồm truyền thống Vi

vậy, phương pháp nảy được sử đụng khá nhiều trong kỹ thuật tống hợp vật liệu.Tuy

nhiên nhược điểm lớn của phương pháp này rất khó khăn trong việc dam bao tý lệ

hợp thức cua san phẩm.

| TP 4#0-CHILMINH

Trang 21

1.5 Cơ chế của phản ứng pha rắn [8]

Các nghiên cửu cho thấy quả trình chuyển chất trong phản ứng pha rắn chủ

yếu dựa trên cơ chế khuếch tan Trong đó, hau hết sự khuếch tán trong tinh thé chat

rin xảy ra theo cơ chế khuyết tật bằng cách di chuyền các nút trống, các ion hay các

nguyễn tử xen kẽ Do đó, quá trình khuếch tán giữa chat rắn phụ thuộc vào nồng độ

vả độ linh động của các khuyết tật Các khuyết tật mạng tham gia vào sự làm biến

đổi các quá trình như: chuyển pha, biển đổi, trật tự, mắt trật tự, và các phan ứng hóa

học trong chat rắn

Sự trao đổi trực tiếp các nguyên tử trong pha rắn không thuận lợi nếu không

có sự tham gia của khuyết tật Bản chất phản ứng trong pha rắn so với trong pha khí hay trong pha dung dich khác nhau rit rõ rệt Phan ứng pha tắn xáy ra giữa các lớp

mang tinh thé rat gan nhau va tùy thuộc vảo loại khuyết tật ton tại trong mạng do đó

các tiểu phân đi chuyển rất hạn chế Hơn thế nữa, sự tương tác trong pha rắn chỉ xay

ra tại các điểm tiếp xúc giữa các pha tác chất lân cận và tạo thành một lớp sản phẩm

tại bề mặt chung Tùy thuộc vào cơ chế khuếch tán, các tiểu phân tiếp tục đi chuyển

qua lớp sản phẩm và phản ứng lại tiếp tục xảy ra Theo tiến trình phản ứng thì lớp

sản phẩm dày lên đồng thời với việc mạng tinh thé của tác chất ban đầu cũng dần

dan bị phá hủy

Các yếu tế ảnh hưởng tới vận tốc của phản ứng

e Vận tốc di chuyển của các tiểu phan qua lớp sản phẩm

Các phản ứng pha rắn thường là cdc phan ứng tỏa nhiệt va rất phức tạp nhưng

vấn dé quan trọng là sự tương tác giữa các pha rắn Các quá trình tương tác cơ bản

có thể xảy ra đồng thời hay liên tục để chuyển tử sản phẩm trung gian sang san

phẩm cuối cùng Nhiệt độ bắt đầu phán ứng tương ứng với nhiệt độ xảy ra sự trao

đổi mạnh vị trí các tiéu phân trong mạng tinh thé va tương ứng với nhiệt độ bắt đầu kết khối.Khi có sự chuyển biến đa hình của một trong những cấu tử của hỗn hợp ở nhiệt độ thấp hơn thi phản ửng bắt dau xảy ra và xảy ra mạnh ở gan điểm chuyển

Trang 22

A(r) + B(r) = AB(r)

Phương pháp này gồm 3 giai đoạn:

~ Giai đoạn 1: Các chất ban đầu nằm ở dang hỗn hợp gồm các tiểu phân A và

B, Sự tăng dan nhiệt độ của hỗn hợp sẽ kích thích các quá trình khuếch tán và

chuyển khối.

— Giai đoạn 2: Hình thanh một lớp xốp không ben của hợp chất trung gian

A'B' Thời gian tén tại của hợp chất này phụ thuộc vảo nhiệt độ.Nếu nhiệt độ

không cao đến mức để sự tự khuếch tán làm xuất hiện trạng thái on định thì hợp

chất trung gian có thé tổn tại tương đối lâu.

~ Giai đoạn 3: Khi nhiệt độ đủ cao, một lớp đơn phan tử của chat AB được

hình thành (các mam tinh thé của chất AB), Sau đỏ một cấu trúc tinh thé đặc trưng

cho AB được hình thành dan trên các mam tinh thé này

Trên cơ sở khuếch tán, người ta chia thành 2 loại phản ứng:

— Cơ chế của phan img không tạo thành dung địch ran

Xét phản ứng đơn giản: A + B = AB

Nếu ta bỏ qua kha nang hỏa tan của A hoặc B vao lớp sản phẩm AB thì xem

như sản phẩm AB là đồng nhất Sự ting din lớp sin phẩm phụ thuộc vào khả năng

khuếch tán của A hoặc B hoặc cả A và B

Nếu chi có A khuếch tán qua AB thi A sé đi đến bề mặt chung A/AB, khuếch

tan qua lớp sản phẩm và kết hợp với B tại bé mặt chung AB/B

Nếu chỉ có B khuếch tán qua AB thì tương ty A và B sẽ kết hợp tại bề mặt

chung A/AB.

Nếu cả A va B cùng khuếch tán vao AB thi A và B sé kết hợp ngay bên trong

Trường hợp phức tạp hơn là có sự phan hủy của một cặp mudi có chứa oxi

AB+CD=AD+CB

Tủy thuộc vào độ linh động của các gốc B, D ma phan img sẽ xảy ra Khi đó B

sẽ di qua lớp sản phẩm va phan ứng với CD tại be mặt chung B/CD, đồng thời D đi

qua theo hướng đối điện và phan ứng với AB tại bể mặt chung AB/D, cuối cùng tạo

Nguyễn Thị Bích Thùy Trang 2I

Trang 23

thành bón lớp liên tiếp theo thứ tự AB/AD/CB/CD Như vậy, dé phản ứng tiếp tục

xảy ra thì các tiểu phân phải di chuyển qua hai lớp liên tiếp mới tạo thành sản phẩm

= Cơ chế của phan ứng tạo thành dung dịch rắn

Xét phản ứng đơn giản: A+B= AB

Tiểu phân A xâm nhập vio mạng B và hình thành sản phẩm AB trong B AB

có thé hòa tan đáng ké trong B nhưng không hoan toàn va tạo thành dung dịch rắn.Nếu A tiếp tục xâm nhập thì cuối cùng mạng B sẽ bão hòa AB tại bẻ mặt chung vảnếu dung dịch rắn đạt trạng thái quá bão hòa thì AB sẽ kết tủa,

1.6 Cau trúc tỉnh thé perovskite [2|

Trong cấu trúc tinh thé perovskite ABO¿, nguyên tố A va B có số phối trí với

nguyên tổ oxy tương ứng là 12 vả 6 như hình minh họa:

()

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thé của perovskite (a,b) va sự biển dang tinh thé (e)

Trang 24

KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP

~ Cation B chiếm vị trí tại tâm của bát điện bao quanh bới anion oxy hay là

tâm cua khối lập phương

~ Cation A chiểm vị trí tại các đỉnh của hình lập phương

~ Anion oxy chiém vi tri tại tâm các mặt của hình lập phương

Với cấu trúc lý tưởng của ABO, khi đó có mỗi liên hệ bán kính ion của các

nguyên tổ là: ry + to = V2(rn + ro) Trong đó rạ, rạ và fo lần lượt là bán kính ion của

các nguyên tổ A, B vả oxy, Tuy nhiên, khi thay thé các nguyên tổ A vả B có bán

kinh cation thay đôi thì cau trúc mạng tinh thé lập phương bị biến dang theo trình tự

tăng dan sau đây: trực thoi, mặt thoi, tứ giác, đơn tà, tam tả

Goldschmidt đã đưa ra thừa số t để đánh giá sự biến dang của cau tric ABO, theo

công thức sau:

t= (ty + to V2 (tp + ro)

Với gid trị thừa số này trong giới han 0,75 < t <I, khi t càng gan | thi cấutrúc của hệ vật liệu càng gần với cấu trúc của perovskite lý tưởng còn khi t <0,75

thi cấu trúc nảy bị pha hủy, Một hiện tượng lý thú của cấu trúc tính thé perovskite

đó là cấu trúc mạng tinh thé có thé chuyển dan từ biến dang mạng sang lập phương

lý tưởng khi biến đổi từ nhiệt độ phòng lên nhiệt độ cao.

Trang 25

CHƯƠNG 2: DOL TƯỢNG, NỘI DUNG VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

2.1 - Đối tượng nghiên cứu

Chất màu dùng cho gốm sử trên nên perovskite CaTiO)

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu tong hợp chất nền perovskite

— Nguyễn liệu ban đầu của phương pháp gốm truyền thống gồm có CaO,

CaCO,, TiO; được trộn đều theo ty lệ mol giữa CaO và TiO, một cách thích hợp

Perovskite được hình thành qua phản ứng:

CaO + TiO; —— CaTiO,

~ Nguyên liệu ban dau của phương pháp đồng kết tủa gồm có CaCls, Na;CO;,

TiO).

2.2.2 Khảo sát anh hưởng của nguyên liệu đầu đến sy tạo pha peroskite

Chúng tỏi chuẩn bị phối liệu có thành phan quy vẻ oxit giống nhau, nhưng

thay đổi nguyên liệu ban đầu của CaO Sau đó phối liệu được nung ở cùng mộtnhiệt độ, cùng thời gian nung giếng nhau Ảnh hưởng được đánh giả thông qua giản

đỗ nhiều xạ tia X (XRD)

2.2.3 Nghiên cứu tang hợp chat màu trên nền Perovskite

Chúng tôi tiến hành thay thế một phần ion Ca”" trong mạng tinh thé bằng ion

Cr**, Co*”_Ni** để khảo sát khả năng tạo mau va cường độ mau.

2.2.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu

3.1.5.1 Thử màu trên sản phẩm men gốm

Bột màu thu được sẽ được pha với men sau đó quét lên xương gốm, nungxương gốm ở cùng nhiệt độ và thời gian lưu giếng nhau

2.2.5.2 Khảo sát cưởng độ màu, khả nang phat mau trong men

Chúng tôi thay đổi ham lượng bột mau với lượng men không đổi đẻ đánh giá

cường độ mảu cũng như độ phân tán của mảu ứng dụng trong gồm sứ

2.3 Các phương pháp nghiên cứu |7|

2.3.1 Phương pháp tông hợp perovskite và bột mau

—===========>nnnsmss====m=========ẼÏẼỲẼÏỲÏPÏÏŸẺ

Nguyễn Thị Bích Thủy Trang 24

Trang 26

Trong phạm ví luận vin nảy, chúng tỏi tiến hành nghiên cửu tống hợp perovskite bằng hai phương pháp: gồm truyền thong va đồng dong kết tủa Từ đó, chúng tỏi tiến hành các nghiên cứu tiếp theo dé tổng hợp chat mau trén mạng tinh

thê nén perovskite thu được

2.3.2 Phương pháp phân tích nhiệt

Trong quả trình gia nhiệt, các mẫu rin có thể xảy ra các quá trình biển đổi hoá

ly khác nhau như: sự phá vỡ mạng tinh thể, sự biển đổi đa hình, sự tạo thanh va nóng chảy của các dung dịch rin, sự thoát khi, bay hơi, thăng hoa của các tướng hoá

học Phương pháp phân tích nhiệt là một nhóm các kỹ thuật trong đó một hoặc một

vải thuộc tính của mẫu được khảo sát theo nhiệt độ Một số kỹ thuật cơ bản trong

phân tích nhiệt là: Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis-DTA), Phân

tích thay đối trọng lượng (khối lượng) theo nhiệt độ (Thermal Gravimetric

Analysis-TGA), Nhiệt lượng vi sai quét (DSC), Phản tích cơ-nhiệt (TMA), hai kỹ thuật do

phỏ biển nhất hiện nay là DTA/ DSC vả TG

Giản 46 nhiệt DTA mô tả sự phụ thuộc chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu đo và

mẫu so sánh theo nhiệt độ hoặc theo thời gian khi nhiệt độ tác động lên mẫu đo

được quét theo chương trình Thông tin cơ bản nhận được từ giản đỏ nhiệt DTA là

các hiệu img nhiệt: hiệu ứng thu nhiệt ứng với xuất hiện mức cực tiểu, hiệu ứng tod

nhiệt img với xuất hiện mức cực đại trên đường DTA, chuyển pha (chuyển thé thuỷ

tinh).

Giản để nhiệt TGA thé hiện sự phụ thuộc khối lượng theo nhiệt độ hay thời

gian khi nhiệt tác động lên mẫu theo chương trình quét Từ giản đỏ TGA có thẻ

nhận biết các quá trình biến đổi có kẻm theo thay đổi khối lượng, các quá trình

chuyên pha từ không có từ tính sang pha có từ tính hay ngược lại

Ngoài ra còn cỏ giản đỏ nhiệt DTG, giản đỏ này thu được tử giản đồ gốc TGA

bằng phép lấy vi phản theo thời gian Đây thuần tuý là xử lý toán học Đạo hàm

DTG sé thể hiện vận tốc của quá trình biến đổi khỏi lượng, cực trị trên giản đỗ nhiệt DTG tương ứng với điểm uốn trên giản đỏ TGA, Vận tốc biến đổi khổi lượng

thưởng biểu điển theo mg/phut Giản 46 nhiệt DTG cung cấp thêm thông tin bé sung

vẻ quá trình biến đổi khối lượng Nó có ích khi chúng tà quan tim tới khía cạnh

động học của quá trình biến đi xảy ra trong hệ Ngoài ra, giản đồ DTG nói chung

Trang 27

thường cải thiện đáng kể khả nang phân giải của đừ liệu: Khi các quá trình xảy ra rat

sát nhau, thậm chí chồng chập, che phủ nhau có thé tách rởi ra bằng giải pháp nay

Đây là giản đồ thu được từ gián 46 TGA và làm giàu thông tin cho gián đồ TGA, vi

vậy, nó được ding kết hợp với TGA.

Để khai thác triệt để thông tin của các gián đồ nhiệt, người ta thưởng dùnggiản để kết hợp TG+DTG+DTA Sự bé sung thông tin giữa các giản dé sẽ làm choviệc đồng nhất các quá trinh nhiệt xảy ra trong hệ trở nén dé dàng hơn.

Dựa vào đường phân tích nhiệt, chúng ta có thể thu được những đữ kiện vềmột số tính chất của chất rắn như:

e Cac quá trình xáy ra khi gia nhiệt, hiệu ứng nhiệt va tốc độ của quá trình.

mat nước là hiệu ứng thu nhiệt Nhiệt độ của hiệu ứng mắt nước kết tinhnày thường thấp hơn nhiệt độ của hiệu ứng mat nước cau trúc

e Hiện tượng đồng phân hinh học, hiện tượng đa hình của chất thường kèm

theo hiệu ứng toả nhiệt.

2.3.3 Phương pháp XRD

Nguyên lý của phương nháp

Theo nguyên lý cấu tạo tinh thé, mạng tinh thể được xác định từ các nguyên tửhoặc ion phân bố déu đặn trong không gian theo một quy luật xác định Do đó

khoảng cách giữa các nguyên tử hay ion trong tinh thé cũng khoảng A tinh thể tức

là vào khoảng bước sóng tia X Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thé va đi sâu vào bên

trong mạng lưới thi mạng lưới nay đóng vai trò như một cách từ nhiễu xạ đặc biệt,

các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ trở thành các tâm phat ra các tia

phản xạ.

Theo phương trình Vulf — Bragg:

}.=2dsin0

3: bước sóng tia X d: khoang cach mang

0: là góc giữa chùm tia tới và mặt phẳng phan xạ.

Trang 28

Se

Khi biết được A, 0 sé tinh được d

Khi chiếu chùm tia X lên mẫu với các góc khác nhau ta thu được giản đò nhiễu

xạ tia Ronghen, ma mỗi chat tinh thể có một bộ vạch phó tương ứng với các giả trị

d va cường độ I đặc trưng Việc tim ra trên giản đồ đó sự giống nhau cả vẻ vị trí lẫn

tỷ lệ cường độ của chất nghiên cứu và chất chuẩn đã biết là cơ sở của phép phân

lich phỏ định tính.

2.4 Dung cụ, thiết bị và hóa chất

Lò nung, nhiệt độ tối đa 1500°C

Tủ say, nhiệt độ tôi da 250°C

Cân điện tử chính xác 0,0001 gam

Cốc nung, cối, chày

Binh tia, Ống don, buret, pipet, đùa thủy tinh

Bếp khuấy tử

Phéu lọc, giấy lọc Thiết bị phân tích nhiệt, thiết bị nhiễu xạ tia X, thiết bị chụp SEM

Nguyễn liệu hóa chất

Các loại hóa chất CaCO,, CaO, TiO;, Co(CH¡COO);.4H;O, Ni;O¿, Na;COy,

CaCl;, PVA, nước cat.

Men trong (Frit), xương gdm.

———————————————-———— ———————————e——

Nguyễn Thị Bích Thủy Treng 27

Trang 29

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cứu tổng hợp perovskite

3.1.1 Phương pháp gắm truyền thống

Chúng tôi chuẩn bị phối liệu theo phương pháp gốm truyền thống đi từ: các

nguyên liệu ban đầu gồm CaCOy, CaO, TiO) Các hóa chất sử dụng đều là hóa chat

tinh khiết.

Tiển hành chuẩn bị phối liệu perovskite đi từ các nguyên liệu sao cho tỉ lệ mol

CaO/TiOjlà 1:1 (đúng với ty lệ hợp thức của perovskite) dựa trên phương trình

phản ứng:

CaO + TiO; > CaTiO,

Bang 3.1; Thành phan 2 mẫu phỏi liệu

Khoi lượng nguyên liệu (g)

Quy trình tổng hợp như sau:

==

Trang 30

Dé giảm cấp hạt phối liệu, đồng thời dam bao độ đồng nhất, tăng diện tích tiếpxúc tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng pha rin sau này, chúng tôi tiền hànhnghiên phối liệu bằng cdi và chày trong khoảng thời gian thích hợp

Dé khảo sát quá trình chuyển hóa xảy ra khi nung nhằm tìm nhiệt độ nung sơ

bộ, vả nhiệt độ nung tao pha perovskite phủ hợp Chúng tôi ghi giản đỏ phan tíchnhiệt TGA-DTG mẫu phổi liệu M1, Gián đỏ phản tích nhiệt được ghi trên máy

Labsys Evo Setaram, phòng Vật liệu vô cơ, Khoa Hóa học, ĐH Sư Phạm Tp.HCM

với tốc độ nhiệt 10°C/phat, nhiệt độ nung cực đại là 1000°C Kết qua được trình

bảy ở Hình 3.1 vả 3.2.

Từ gián đỏ phân tích nhiệt chúng tỏi thấy ở nhiệt độ 850°C phối liệu da phân

hủy hoan toàn thành CaO Do vậy, chúng tôi chọn nhiệt độ nung so bộ là 900°C/ 1

gid, day là nhiệt độ nung sơ bộ tôi ưu nhằm tạo điều thuận lợi cho phản ứng tạo pha

perovskite sau nảy.

Trang 31

cose ens Soom Proce dere triển 022014 (9734

Trang 32

* Khao sát anh hướng của nhiệt độ nung đến sự tạo pha perovskite

Từ gián đồ ớ hình 3.1 ta có thé kết luận nhiệt độ nung sơ bộ của mẫu MI là

Naber Therm, Phong thí nghiệm Hóa ly, Khoa Hóa, trường Đại học Sư Phạm Tp Hỗ

Chi Minh, tốc độ nang nhiệt là 10°C/ phút, thời gian lưu nhiệt độ là 3 giờ Các mẫu

sau khi nung được kí hiệu như sau:

— Nhiệt độ nung 1200°C được kí hiệu là M12

~ Nhiệt độ nung 1300°C được kí hiệu là M13

Dé khảo sát thành phản pha tinh thé của hai mẫu sau khi nung, chúng tôi tiếnhành ghi giản đồ XRD của hai mẫu, mẫu được ghi trẻn máy XRD D8 Advance,Viện khoa học Và Công nghệ, số | Mạc Dinh Chi, Quận 1, Tp Hồ Chi Minh Kết

qua được trinh bảy ớ các Hình 3.2, 3.3.

Từ kết quả ghi giản đồ XRD, chủng tôi nhận thay rằng:

~ Tại nhiệt độ nung 1200°C, có nhiều peak nhiễu xạ đặc trưng của phaperovskite CaTiO; đã được hình thành nhưng với cường độ thấp Tuy nhiên, bên

cạnh đó trong thành phan pha của mẫu khi nung ở 1200°C còn xuất hiện peak của

CaO.

~ Khi tăng nhiệt độ nung lên 1300°C, cường độ các peak nhiễu xạ đặc trưngcủa pha perovskite CaTiO; cũng xuất hiện, các peak sắc nhọn hơn tại 1200°C,nhưng peak của CaO van còn với cường độ khá lớn.

Nguyễn Thị Bích Thủy Trang 3!

Tiêu đề	Tổng Hợp Chất Màu Dùng Cho Gốm Sứ Trên Nền Tinh Thể Perovskite
Tác giả	Nguyễn Thị Bích Thụy
Người hướng dẫn	TS. Phan Thị Hồng Oanh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm TP HCM
Chuyên ngành	Hóa Vô Cơ
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	75,23 MB