Tổng hợp chất màu trên cơ sở hệ kẽm silicat pha tạp bởi niken hay coban

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -BÙI QUỐC HUY Tổng hợp chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp Niken hay Coba Chuyên ngành : Công nghệ chất vô LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC : Ngành: Công nghệ chất vô NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : LÊ XUÂN THÀNH Hà Nội, 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, số liệu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng không chép tài liệu khoa học Bùi Quốc Huy LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Xuân Thành, người tận tình hướng dẫn, bảo cho suốt trình nghiên cứu, thực nghiệm để hoàn thành luận văn cao học Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Khoa Công nghệ Hoá học & Môi trường Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn hai sinh viên: Nguyễn Trọng Hưng Phạm Văn Tùng cộng tác để thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Bùi Quốc Huy 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 1.1 Lý thuyết chất màu [1,2,11,12,13] .9 1.1.1 Bức xạ điện từ 1.1.2 Tính hạt ánh sáng 10 1.1.3 Tương tác ánh sáng vật rắn 10 1.1.4 Các nguyên tố gây màu 13 1.2 Chất màu cho gốm [3,4,] 14 1.2.1 Các loại tinh thể dùng để tổng hợp chất màu cho gốm sứ: 15 1.2.2 Giới thiệu số tinh thể sử dụng tổng hợp chất màu gốm 15 1.2.3 Các phương pháp sử dụng chất màu gốm: 19 1.2.4 Kĩ thuật tổng hợp chất màu [5,6] 21 1.3 Giới thiệu kẽm silicat .23 1.3.1 Các silicat: 23 1.3.2 Phân loại silicat: .25 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Các thiết bị hoá chất cần thiết: 29 2.2 Phương pháp thực nghiệm .29 2.2.1.Tổng hợp chất màu theo phương pháp sol – gel biến tính .29 2.2.2 Tổng hợp chất màu theo phương pháp đồng kết tủa: 30 2.3 Các phương pháp phân tích [7]: 31 2.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt: .31 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): .32 2.3.3 Phương pháp quét hiển vi điện tử (SEM): 34 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .39 3.1 Tổng hợp kẽm silicat pha tạp niken theo phương pháp sol – gel biến tính: .39 3.1.1.Điều chế tiền chất kẽm silicat pha tạp niken .39 3.1.2 Khảo sát thành phần pha mẫu theo nhiệt độ nung 39 3.2 Tổng hợp kẽm silicat pha tạp coban theo phương pháp đồng kết tủa .45 3.2.1 Điều chế tiền chất kẽm silicat pha tạp coban 45 3.2.2 Khảo sát biến đổi mẫu tiền chất P6 theo nhiệt độ 46 Sự biến đổi mẫu tiền chất P6 theo nhiệt độ hình 3.7 46 3.2.3 Khảo sát thành phần pha mẫu sau nung 47 3.2.4 Một số đặc tính sản phẩm 51 Hình thái cỡ hạt 51 Độ hấp thụ màu .52 3.3 Khảo sát khả tạo màu cho men 55 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Tiếng Việt 59 Tiếng Anh 59 DANH MỤC CÁC BẢNG STT TÊN NỘI DUNG Bảng 1.1 Màu chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ TRANG 13 Bảng 1.2 Các khoáng silicat 26 Bảng 3.1 Chế tạo mẫu kẽm silicat pha tạp niken 39 Bảng 3.2 Thành phần phối liệu điều chế mẫu tiền chất theo phương pháp đồng kết tủa Bảng 3.3 Các thông số cường độ pic d theta 34,1 độ Bảng 3.4 Ảnh hưởng mức độ pha tạp đến độ hấp thụ ánh sáng mẫu Bảng 3.5 Thành phần hóa học đất sét Hạ long 46 50 55 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT TÊN Hình 1.1 Sóng ánh sáng Hình 1.2 Dải xạ điện từ 10 Hình 1.3 Cơ chế tương tác proton với chất rắn 11 Hình 1.4 Phương pháp gốm truyền thống để sản xuất vật NỘI DUNG liệu màu TRANG 21 Hình 1.5 Tứ diện SiO 44 − mạng octosilicat 25 Hình 1.6 Nhóm pyroxen 27 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa 30 Hình 2.2 Sự nhiễu xạ tia X bề mặt tinh thể 33 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 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu 1.4- pha tạp 20% niken nung 13 1h 12000C 44 14 Hình 3.6 Ảnh SEM 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=0,2) 47 17 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu P8.2 (x=0,4) 49 18 Hình 3.10 Giản đồ XRD mẫu P9.2 (x=0,6) 48 19 Hình 3.11 Giản đồ XRD mẫu P10.2 (x=0,8) 49 20 Hình 3.12 Giản đồ XRD mẫu P11.2 (x=1.0) 49 21 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=0,2) 52 23 Hình 3.15 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P8.2 (x=0,4) 52 24 Hình 3.16 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P9.2 (x=0,6) 53 25 Hình 3.17 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P10.2 (x=0,8) 53 26 Hình 3.18 Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu P11.2 (x=1,0) 54 27 Hình 3.19 Giản đồ XRD đất sét Hạ long 56 28 Hình 3.20 Mẫu thử nghiêm gốm 57 MỞ ĐẦU Sản xuất chất màu ngành công nghiệp đem lại lợi ích kinh tế to lớn Tuy nhiên nước ta chưa có sở sản xuất cung cấp thị trường sản phẩm chất màu thương mại với qui mô công nghiệp Trong nhu cầu sử dụng chất màu Việt Nam ngày lớn với yêu cầu ngày khắt khe chất lượng, mẫu mã, chủng loại Vì cần có sách phát triển ngành công nghiệp chất màu Việt Nam từ nghiên cứu phòng thí nghiệm triển khai công nghiệp Các chất màu sở mạng kẽm silicat bền nhiệt, bền hóa học dùng làm chất màu cho nhiều lĩnh vực công nghiệp đời sống Do đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban ” rõ ràng có ý nghĩa khoa học thực tiễn quan trọng Mục đích đề tài: Tổng hợp thành công chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban Nội dung đề tài: - Tổng hợp chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban - Đánh giá đặc tính sản phẩm thu - Thăm dò khả ứng dụng CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CHẤT MÀU CHO GỐM 1.1 Lý thuyết chất màu [1,2,11,12,13] 1.1.1 Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ phát truyền lượng dạng sóng điện từ Mỗi sóng gồm hai thành phần điện trường từ trường vuông góc với vuông góc với phương truyền Hình 1.1: Sóng ánh sáng Phổ xạ điện từ trải rộng từ tia γ (do chất phóng xạ phát ra) có bước sóng cỡ 10-12m, qua tia Rơntghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại cuối sóng rađio (sóng vô tuyến điện) với bước sóng dài 105m Ánh sáng nhìn thấy nằm vùng hẹp phổ với bước sóng từ 0,4µm đến 0,7µm 3.2.3 Khảo sát thành phần pha mẫu sau nung Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu tiền chất kẽm silicat pha tạp coban ( mẫu P7 - P11) nung 1h 10000C (kí hiệu tương ứng P7.2 – P11.2) hình sau: Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau P7,2 d=2.840 600 d=2.640 700 d=3.491 d=1.367 d=1.395 d=1.490 d=1.446 d=1.553 d=1.521 d=1.601 d=1.690 d=1.642 d=1.724 d=1.936 d=2.014 d=1.970 d=2.148 d=2.074 d=2.533 d=3.152 d=3.264 100 d=4.096 d=4.035 200 d=1.422 300 d=1.862 d=2.320 400 d=4.337 Lin (Cps) 500 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Huy BK mau P7,2.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 17 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.0 01-079-2005 (C) - Zinc Silicate - Zn2SiO4 - Y: 49.75 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 13.94800 - b 13.94800 - c 9.31500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitiv e - R-3 (148) Hình 3.8: Giản đồ XRD mẫu P7.2 (x=0,2) 47 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau P8,2 80 d=2.840 d=2.637 70 d=3.493 60 d=1.366 d=1.395 d=1.521 d=1.464 d=1.600 d=1.553 d=1.690 d=1.644 d=1.726 d=2.012 d=1.933 d=2.145 d=2.075 d=2.286 d=2.217 d=3.263 d=4.345 10 d=4.096 20 d=3.153 d=4.040 30 d=1.422 d=1.862 d=2.322 40 0 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File : Huy B K m au P 8,2 w - T yp e : L o cked Co up le d - Star t: 0 0 ° - E nd : 70 01 ° - Ste p: 03 ° - Step time : s - Te mp : 25 °C (Ro om ) - Ti me Sta rte d: 11 s - -Th eta : 00 ° - Th eta : 10 00 ° - C hi: 0 01 -0 79 -2 05 (C) - Zinc Sil ica te - Zn 2SiO - Y: 2.6 % - d x by: - W L : 1.5 40 - Rho mb o H a xe s - a 3.9 80 - b 13 94 00 - c 9.3 50 - a lp 90 00 - be ta 0.0 00 - g am ma 12 0.0 00 - P rim itiv e - R- ( 14 8) Hình 3.9: Giản đồ XRD mẫu P8.2 (x=0,4) F a culty o f C he m istry, H US , VN U, D8 A DV A NC E-Bru ke r - M au P9 ,2 60 d=2.841 d=2.638 50 d=3.489 40 d=1.368 d=1.394 d=1.523 d=1.488 d=1.554 d=1.600 d=1.644 d=1.689 d=1.724 d=1.825 d=1.781 d=2.013 d=2.144 d=2.046 d=2.079 d=2.220 d=2.721 d=3.144 d=3.256 10 d=1.936 d=4.035 20 d=1.422 d=1.861 d=2.321 30 d=4.089 Lin (Cps) Lin (Cps) 50 0 20 30 40 50 60 2-Theta - Sc ale F ile : H uy B K m au P 9,2 w - T yp e : L o ck ed C o up le d - S tar t: 0 0 ° - E nd : 70 01 ° - Ste p: 03 ° - S tep tim e : s - T e mp : 25 °C (R o om ) - Ti me Sta rte d: 16 s - -Th eta : 00 ° - T h eta : 10 00 ° - C hi: 0 01 -0 79 -2 05 (C ) - Z inc S il ica te - Z n 2S iO - Y: 5.5 % - d x by: - W L : 1.5 40 - Rho mb o H a x e s - a 3.9 80 - b 13 94 00 - c 9.3 50 - a lp 90 00 - be ta 0.0 00 - g am m a 12 0.0 00 - P rim itiv e - R - ( 14 8) Hình 3.10: Giản đồ XRD mẫu P9.2 (x=0,6) 48 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau P10.2 d=3.478 d=1.366 d=1.394 d=1.555 d=1.520 d=1.596 d=1.689 d=1.642 d=1.723 d=2.009 d=1.960 d=1.933 d=2.146 d=2.065 d=2.221 d=2.469 d=3.249 d=4.089 100 d=3.134 d=4.015 d=1.421 d=1.860 d=2.316 200 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Huy BK mau P10,2.raw - Type: Locked C oupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - C hi: 0.0 01-079-2005 (C) - Zinc Silicate - Zn2SiO4 - Y: 42.36 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 13.94800 - b 13.94800 - c 9.31500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitiv e - R-3 (148) Hình 3.11: Giản đồ XRD mẫu P10.2 (x=0,8) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau P11,2 250 240 230 220 210 200 190 d=3.467 130 120 d=2.209 110 d=1.519 140 d=1.790 d=2.829 150 d=2.314 160 d=1.858 d=2.625 d=1.422 170 d=1.366 180 100 d=4.003 Lin (Cps) Lin (Cps) 300 d=2.630 d=2.836 400 90 80 70 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Huy BK mau P11,2.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 01-079-2005 (C) - Zinc Silicate - Zn2SiO4 - Y: 71.38 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 13.94800 - b 13.94800 - c 9.31500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3 (148) Hình 3.12: Giản đồ XRD mẫu P11.2 (x=1,0) 49 Nhận xét: Giản đồ XRD tất mẫu từ P7.2 – P11.2 chứa pha kẽm silicat Zn2SiO4 (01-079-2005) cấu trúc trực thoi Điều chứng tỏ tất coban pha tạp vào thành phần chất Và ta kết luận tổng hợp thành công chất màu kẽm silicat pha tạp coban có thành phần Zn2-xCoxSiO4 với giá trị x 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 1,0 Theo đặc điểm giản đồ nhiễu xạ tia X, pic có cường độ cao, đặc tính tinh thể mẫu lớn Các thông số ô mạng sở; cường độ pic giá trị d ứng với pic theta 34,1 độ mẫu bảng Bảng 3.3: Các thông số cường độ pic d theta 34,1 độ Mẫu Mức độ Ô mạng sở Độ cao pha tạp pic (cps) Giá trị β (độ) (a) Cỡ hạt D(b) d (nm) P7.2 x=0,2 a=13,94800 550 2,640 0,5 16,5 P8.2 x=0,4 b=13,94800 620 2,637 0,4 20,6 P9.2 x=0,6 c=9,31500 400 2,636 0,35 23,5 P10.2 x=0,8 alpha=90,beta=90 280 2,630 0,25 33,0 P11.2 x=1,0 gamma=120 140 2,625 0,85 9,7 (a) d khoảng cách hai mặt phẳng tinh thể (b) D cỡ hạt tinh thể trung bình gần tính theo phương trình Schrrer phương trình 2.2 Theo bảng 3.3 đặc tính tinh thể mẫu tăng chuyển từ mẫu P7.2 sang mẫu P8.2 sau giảm dần chuyển từ mẫu P8.2 sang mẫu P11.2 Mẫu P11.2 có đặc điểm tinh thể Sự pha tạp coban tăng dần vào mạng lưới tinh thể chất silicat làm giảm giá trị d giảm dần Ngoài độ lớn cỡ hạt trung bình D tính theo Schrrer tăng tăng mức độ pha tạp mẫu có x=0,2 đến 0,8 Riêng mẫu P11.2 với x=1.0 có đặc điểm tinh thể độ lớn cỡ hạt trung bình nhỏ 50 3.2.4 Một số đặc tính sản phẩm Các đặc điểm hình thái cỡ hạt mẫu xác định theo phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Tính chất màu sắc sản phẩm đánh giá đo phổ hấp thụ UV- Vis Hình thái cỡ hạt Mẫu 8.2 - Zn1,6Co0,4SiO4 có độ tinh thể lớn xác định hình thái cỡ hạt theo phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Kết hình Hình 3.13: Ảnh TEM mẫu P8.2 – Zn1,6Co0,4SiO4 Nhận xét: Mẫu thu bao gồm hạt hình cầu có kích thước thay đổi từ khoảng 16nm đến 30nm Các giá trị thu phù hợp với giá trị tính toán Schrrer bảng 3.3 51 Độ hấp thụ Độ hấp thụ màu 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 200 -0,1 400 600 800 1000 Bước sóng (nm) Độ hấp thụ Hình 3.14 : Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu P7.2 (x=0,2) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 200 400 600 800 1000 Bước sóng (nm ) Hình 3.15: Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu P8.2 (x=0,4) 52 độ hấp thụ 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 200 300 400 500 600 700 800 bước sóng(nm) Hình 3.16: Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu P9.2 (x=0,6) độ hấp thụ 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 200 300 400 500 600 700 800 bước sóng (nm ) Hình 3.17: Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu P10.2 (x=0,8) 53 độ hấp thụ 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 200 300 400 500 600 700 800 bước sóng (nm ) Hình 3.18: Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu P11.2 (x=1,0) Nhận xét: Đường cong hấp thụ tương tự hình dạng chứng tỏ mẫu tổng hợp có chất giống Phổ hấp thụ UV – Vis mẫu có pic đặc trưng Một pic nằm vùng từ ngoại có bước sóng khoảng 215nm pick hấp thụ rộng nằm vùng nhìn thấy với cực đại 540nm; 580nm; 635nm Do mẫu có màu xanh nước biển (blue) Do có khả hấp thụ tia tử ngoại nên chất màu thu có khả bảo vệ chống tia tử ngoại đưa vào sơn hay nhựa Ảnh hưởng mức độ pha tạp đến độ hấp thụ ánh sáng mẫu bảng 3.4 54 Bảng 3.4: Ảnh hưởng mức độ pha tạp đến độ hấp thụ ánh sáng mẫu Mẫu Tỷ lệ pha tạp Pic vùng tử ngoại Pic vùng nhìn thấy λ (nm) Abs λ (nm) Abs P7.2 x=0,2 205 0,48 635 0,60 P8.2 x=0,4 205 0,51 635 0,71 P9.2 x=0.6 215 0,59 635 0,86 P10.2 x=0.8 215 0,61 635 0,91 P11.2 x=1.0 215 0,62 635 0,93 Theo bảng 3.4 với mẫu pha tạp x=0,2 x=0,4 pic vùng tử ngoại có cực đại bước sóng 205nm Với mẫu lại có cực đại 215nm Tuy nhiên cực đại pic nằm vùng nhìn thấy không thay đổi theo x Cả dạng pic nằm vùng tử ngoại vùng nhìn thấy có độ hấp phụ tăng theo giá trị x thực tế màu mẫu thu xanh đậm dần 3.3 Khảo sát khả tạo màu cho men Các chất màu kẽm silicat pha tạp coban tổng hợp thành công theo phương pháp đồng kết tủa với mức độ pha tạp x=0,2 đến x=1.0 Do chọn mẫu có thành phần Zn1,6Co0,4SiO4 việc tạo màu cho men gốm Dựa việc đo phổ tán xạ lượng ( EDS ) giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu đất sét Hạ long có thành phần silic, nhôm dạng oxit hay nhôm silicat, dạng khoáng quartz, alumium silicat… thích hợp cho việc chế tạo gốm thành phần nguyên tố hóa học thành phần pha bảng 3.5 hình 3.19 55 Bảng 3.5 Thành phần hóa học mẫu đất sét Hạ long Element Weight% Atomic% OK 59.61 72.54 Mg K 0.45 0.36 Al K 9.09 6.56 Si K 27.61 19.14 KK 1.69 0.84 Ti K 0.24 0.10 Fe K 1.31 0.46 Totals 100.00 H U T - P C M -B r u ke r D A d va n c e d -3 # 0 -t.T h a nh -S1 33 d=3,34871 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 19 18 17 16 15 14 13 40 30 d=1,38121 d=1,37337 50 d=1,54219 60 d=1,81827 70 d=1,97933 d=3,57752 80 d=2,12840 90 d=2,45865 10 d=2,28244 11 d=3,20741 d=4,25871 12 d=7,19075 Lin (Counts) 20 20 10 10 20 30 40 50 60 70 -Th eta - Sca le H U T-P CM -Bruk er D Adv anced -32#200 8-t.Th an h-S1 - F ile: S1.raw - T y pe: 2T h/T h lock ed - Start: 0.00 ° - End: 79.990 ° - Step: 0.03 ° - Step tim e: 0.3 s - T em p.: 25 °C (Room ) - Ti me Started: 12 086635 52 s - 2-T heta: Operat ions: Sm ooth 0.15 | Im port 79 -1910 (C) - Qu artz - Si O2 - Y: 00.00 % - d x b y: - W L: 1.5 406 - H exagonal - a 91400 - b 4.91400 - c 406 00 - alpha 0.00 - beta 0.00 - gamm a 12 0.000 - Primi tiv e - P 3121 (152) - - 11 3.05 - I/Ic PD F 3.1 - S89 -0888 (C) - S illim an ite - Al2(SiO4 )O - Y: 12.50 % - d x by : - W L: 5406 - Orthorhom bic - a 7.1 5250 - b 7.5 3990 - c 5.91850 - al pha 90 000 - b et a 90 000 - g am m a 90.000 - Prim itive - Pbnm ( 62) - - 319 180 - I/Ic PD F 89 -0890 (C) - Alu minu m Silic ate - Al2(SiO4)O - Y: 14.58 % - d x by : - W L: 1.5406 - Orthorhomb ic - a 3.41 900 - b 9.390 00 - c 9.22200 - alph a 90 000 - bet a 90.000 - gam ma 90.0 00 - Base-c entred - C m cm (63 ) - - 296 80 -0886 (C) - K aolin ite - Al2(Si2 O5)(OH) - Y: 14 58 % - d x by : - W L : 540 - Tr iclin ic - a 5.157 70 - b 8.941 70 - c 7.3 9670 - alph a 91 672 - bet a 104.860 - gam ma 89.898 - Prim iti ve - P1 (1) - - 329.571 - I/Ic PD F 1.1 - Hình 3.19: XRD mẫu đất sét Hạ long 56 80 Với mục đích tạo mẫu gốm có khối lượng riêng lớn, bền nhiệt độ cao, mẫu gốm tạo phối liệu mẫu đất sét Hạ Long nung 1100oC với đất sét chưa nung nước theo tỉ lệ khối lượng tương ứng 7:3:2 ép thành viên có đường kính 1.0cm Men gốm sử dụng hệ men Frits có nhiệt độ nóng chảy 1100oC có thành phần sau (theo tỉ lệ mol) 0,69 CaO 0,37Al2O3 2,17SiO2 0,19 Na2O 1,16 B2O3 0,12 K2O Tiến hành trộn men với 5% chất màu trên, 10% cao lanh 2% thủy tinh lỏng sau phủ lên gốm nung nhiệt độ 1100oC 1h Sản phẩm thu có màu xanh phân tán men hình Hình 3.20 : Mẫu thử nghiệm gốm 57 KẾT LUẬN Dựa kết nghiên cứu, rút số kết luận sau: Đã tổng hợp thành công chất màu kẽm silicat pha tạp niken có thành phần Zn1.8Ni0.2SiO4 nung 1h 12000C, từ SiO2 kẽm axetat niken axetat theo phương pháp sol – gel biến tính Mẫu thu bao gồm hạt đồng với cỡ hạt khoảng 200nm Đã tổng hợp thành công chất màu kẽm silicat pha tạp coban có thành phần Zn2-x CoxSiO4 có x thay đổi từ 0,2 đến 1.0 theo phương pháp đồng kết tủa Tất mẫu tổng hợp đơn pha, có cấu trúc trực thoi có kích thước hạt khoảng nhỏ 50nm Bằng phương pháp phân tích phổ UV- Vis ta có độ hấp thụ tăng dần tăng tỷ lệ pha tạp x= 0,2 đến 1,0 Bước đầu khảo sát chất màu Zn1,6Co0,4SiO4 tạo màu cho gốm hệ men Frits thu thành công triển vọng áp dụng vào thực tế 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt La Văn Bình (2000), Khoa học công nghệ vật liệu, Đại học Bách Khoa, Hà Nội Hoàng Ngọc Cang, Hoàng Nhâm (1990), Hóa học vô cơ, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Lê Công Dưỡng (1997), Vật liệu học, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Quan Hán Khang, Trịnh Hân, Lê Nguyên Sóc (1979), Tinh thể học đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Trần Văn Hùng, Khảo sát ảnh hưởng phương pháp khuếch tán đến tính chất vật liệu phát quang Stronti Tetraborat, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Đại học Huế Trần Thị Liên, Ảnh hưởng tạp chất lên cấu trúc tinh thể đặc tính điện huỳnh quang ZnS: Cu, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Đại học Bách Khoa, Hà Nội Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hóa lý phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Đào Đình Thức (1980), Cấu trúc phân tử liên kết hoá học, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Phan Văn Tường (2005), Vật liệu vô cơ, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Xuyến (2004), Cấu tạo phân tử liên kết hoá học, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 11 A F Wells (1975), Structural Inorganic Chemistry, Clarendon Press, Oxford 12 Akos Kiss, Peter Kleinschmit and Giinter Halbritter (1988), Process for producing luminous material based on manganese activated zinc silicate, Patent number: 4767567 59 13 Antoinette Morell and Nathalie Goumard (1997), Phosphor material based on manganese-doped zinc silicate and method for obtaining such a material, Patent number: 5645761 14 A Roy, S Polarz and S Rabe (2004), First preparation of nanocrystalline zinc silicate by chemical vapor synthesis using an organometallic single-source precursor 15 Burtrand I Lee and Song Wei Lu (2000), “Synthesis of nanoparticles via surface modification for electronic applications”, Journal of Ceramic Processing Research, Vol.1 (1), pp.20-26 16 Chapman and Hall (1993), Solid state chemistry, Boundary Row, London 17 Fuhai Su, Baoshan Ma and Kun Ding (2005), Luminescence temperature and pressure studies of Zn2SiO4 phosphors doped with Mn2+ and Eu3+ ions 18 Ha-Kyun Jung, Bu Young Sung and Hee Dong Park (2004), Preparing green phosphor based on zinc orthosilicate, Patent number: US 6716369 19 Hideki Hoshino and Satoshi Ito (2004), Zinc silicate system phosphor, method for producing the same, zinc silicate system phosphor paste, and display device, Patent number: US 0075386 20 Kai Su, T Tilley and Michael J Sailor (1996), “Molecular and Polymer Precursor Routes To Manganese - Doped Zinc Orthosilicate Phosphors", Journal of the American Chemistry Society, Vol 118 (14), pp 3459 - 3468 21 Karl A Franz (1996), Luminescent materials from Ullmann’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A15, pp 519-557 22 Morell Antoinette, Marx Annie and Manouvrier Olivier (1993), Zn2SiO4: Mn phosphor powder and methods for making same 23 Rimantas Glemza and Gordon James Turner (1968), Method of preparing a zinc silicate phosphor, Patent number: 1190544 60 24 Robert M Rose, Lawrence A Shepard, John Wultt (1977), The Structure and Properties of Materials, John Wiley & Sons, Inc, London 25 Xiong Liangming and Shi Jianlin (2005), Method for preparing manganese-doped zinc silicate green luminescent powder by low temperature solid state reaction 26 X W Sun and H S Kwok (1999), Pulsed laser deposition of silicate phosphor thin films 61 ... trọng Mục đích đề tài: Tổng hợp thành công chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban Nội dung đề tài: - Tổng hợp chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban - Đánh giá đặc tính... Các chất màu sở mạng kẽm silicat bền nhiệt, bền hóa học dùng làm chất màu cho nhiều lĩnh vực công nghiệp đời sống Do đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chất màu sở hệ kẽm silicat pha tạp niken hay coban. .. .39 3.1 Tổng hợp kẽm silicat pha tạp niken theo phương pháp sol – gel biến tính: .39 3.1.1.Điều chế tiền chất kẽm silicat pha tạp niken .39 3.1.2 Khảo sát thành phần pha mẫu