Tổng hợp chất màu ca(vxti1 x)o3 trên nền catio3 (tt)

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HUẾ TRƢƠNG THỊ KIM PHƢỢNG TỔNG HỢP CHẤT MÀU Ca(VxTi1-x)O3 TRÊN NỀN CaTiO3 CHU N NG NH HĨA VƠ CƠ Demo Version SDK M - SSelect.Pdf 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN DƢƠNG Thừa Thiên Huế, năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố công trình khác Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả Demo Version - Select.Pdf SDK ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin tỏlòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần Dương tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Huế tạo điều kiện thuận lợi đóng góp ý kiến quý báu cho suốt thời gian thực luậnvăn Tôi chân thành cảm ơn bạn học viên thực luận văn giúp đỡ, hỗ trợ tơi suốt q trình hồn thành luận văn Cuối tơi xin kính chúc q thầy, dồi sức Version - Select.Pdf khỏeDemo thành công nghiệpSDK cao quý Đồng kính chúc bạn học viên dồi sức khỏe, đạt nhiều thành công tốt đẹp công việc Tôi xin chân thành cảm ơn Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả Trương Thị Kim Phượng iii MỤC LỤC Trang phụ bìa i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC KÍ HIỆU CÁC MẪU DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phư ng ph p nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chƣơng TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 1.1 KHÁI QUÁT VỀ GỐM SỨ 10 Demo Version - Select.Pdf SDK 1.1.1 Gốm truyền thống 10 1.1.2 Gốm kỹ thuật 11 1.2.KHÁI QUÁT VỀ CHẤT MÀU GỐM SỨ 11 1.2.1 Bản chất chất màu dùng cho gốm sứ 11 1.2.2 Nguyên nhân gây màu khoáng vật 12 1.2.2.1.Sự chuyển electron nội 12 1.2.2.2.Sự chuyển electron nguyên tố tinh thể 13 1.2.2.3.Sự chuyển electron khuyết tật mạng lưới tinh thể 13 1.2.3.Một số tiêu chuẩn để đ nh gi chất màu 13 1.2.4.C sở hóa lý tổng hợp chất màu cho gốm sứ 14 1.2.5.Các nguyên tố gây màu số oxit tạo màu phổ biến 15 1.2.5.1 Các nguyên tố gây màu 15 1.2.5.2 Một số oxit tạo màu phổ biến 15 1.3.CHẤT MÀU TRÊN CƠ SỞ MẠNG LƯỚI TINH THỂ PEROVSKITE 16 1.3.1 Cấu trúc mạng tinh thể Perovskite 16 1.3.2 C c phư ng ph p tổng hợp chất màu 18 1.3.2.1 Phư ng ph p gốm truyền thống 18 1.3.2.2 Phư ng ph p khuếch tán rắn – lỏng 18 1.3.2.3 Phư ng ph p đồng kết tủa 19 1.3.2.4 Phư ng ph p sol – gel 19 1.3.2.5 Phư ng ph p tiền chất tinh bột 19 1.4 ĐƯA CHẤT MÀU VÀO MEN 19 1.4.1 Men cho gốm sứ 19 1.4.2 Đưa chất màu vào men 20 1.5 PHƯƠNG PHÁP SOL – GEL 21 1.5.1 Giới thiệu phư ng ph p sol – gel 21 1.5.1.1 Lịch sử phát triển 21 1.5.1.2 Các khái niệm c 21 1.5.2 Các q trình xảy q trình sol – gel 22 1.5.2.1 Các phản ứng trình sol – gel 22 1.5.2.2 C c giai đoạn q trình sol – gel 22 1.5.2.3 SựDemo phát triển cấu trúc- tinh thể SDK q trình Gel hóa 23 Version Select.Pdf 1.5.3 Ưu điểm nhược điểm trình sol-gel 25 1.5.4 Một số ứng dụng phư ng ph p sol-gel 25 Chƣơng Đ I TƢỢNG, NỘI DUNG V PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU 27 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp chất perovskite CaTiO3 27 2.2.1.1 Chuẩn bị phối liệu 27 2.2.1.2 Khảo sát phân hủy nhiệt mẫu phối liệu 27 2.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến tạo pha perovskite 27 2.2.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu đến tạo pha perovskite 28 2.2.1.5 Khảo sát ảnh hưởng lực ép viên đến tạo pha perovskite 28 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu tinh thể perovskite 28 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.3.1 Phư ng ph p tổng hợp perovskite bột màu 28 2.3.2 Phư ng ph p phân tích nhiệt (TG – DSC) 29 2.3.3.Phư ng ph p nhiễu xạ tia X (XRD) 29 2.3.4 Phư ng ph p đo màu 30 2.3.5 Phư ng ph p đ nh gi chất lượng bột màu 31 2.3.6 Phư ng ph p đ n biến 32 2.3.7 Phư ng ph p xử lý số liệu 32 2.4 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 32 2.4.1 Hóa chất 32 2.4.2 Dụng cụ 32 2.4.3 Thiết bị 32 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT NỀN PEROVSKITE 33 3.1.1 Chuẩn bị phối liệu 33 3.1.2 Tổng hợp perovskite CaTiO3 33 3.1.3 Khảo sát phân hủy mẫu phối liệu 34 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến tạo pha perovskite 35 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu đến tạo pha perovskite 37 3.1.6 Khảo sát ảnh hưởng lực ép viên đến tạo pha perovskite 38 Demo Version - Select.Pdf SDK 3.2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU TRÊN NỀN PEROVSKITE 40 3.2.1 Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1-x)O3 40 3.2.2 Thành phần pha chất màu 42 3.2.3 Đ nh gi chất lượng sản phẩm bột màu 43 3.2.3.1.Thử màu sản phẩm men gốm 43 3.2.3.2 Khảo s t cường độ màu, khả ph t màu men 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 KẾT LUẬN 46 KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) DTA Differential thermal analysis TG Thermogravimetry TNBT CIE Tetra n-butyl orthotitanate Commission Internationale de l'Eclairage Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC KÍ HIỆU CÁC MẪU STT 10 11 12 13 14 Kí hiệu T1 T2 T3 A1 A2 A3 B1 B2 B3 M1 M2 M3 M4 M5 Nhiệt độ nung Lực ép viên o 900 C o 1000 C o 1100 C o 1100 C o 1100 C o 1100 C 1100oC 1100oC 1100oC 1100oC 1100oC 1100oC 1100oC o 1100 C Demo Version - Select.Pdf SDK 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 300kg/cm 400kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm 500kg/cm Thời gian lƣu giờ giờ giờ giờ giờ giờ giờ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Kí hiệu Nội dung Trang Bảng 1.1 Màu tia bị hấp thụ màu tia ló vùng khả kiến 12 Bảng 1.2 Một số mạng tinh thể thông dụng 14 Bảng 1.3 17 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Một số hợp chất với cấu trúc perovskite Độ rộng bán phổ ( ) ứng với pic cực đại (Linmax) mẫu T1, T2, T3 Độ rộng bán phổ ( ) ứng với pic cực đại (Linmax) mẫu A1, A2, A3 Độ rộng bán phổ ( ) ứng với pic cực đại (Linmax) mẫu B1, B2, B3 Công thức hợp thức mẫu chất màu vanadi Ca(VxTi1-x)O3 Độ rộng bán phổ ( ) ứng với pic cực đại (Linmax) mẫu M1, M2, M3, M4, M5 Thành phần phối liệu men 10 Bảng 3.7 Kết đo màu mẫu men 45 Demo Version - Select.Pdf SDK 36 38 39 40 43 43 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Kí hiệu Nội dung Hình 1.1 Quy trình sản xuất gốm sứ truyền thống 10 Hình 1.2 Ơ mạng c sở cấu trúc lập phư ng perovskite CaTiO3 17 Hình 1.3 23 Hình 1.4 Hình 1.5 Sự phát triển cấu trúc tinh thể điều kiện xúc tác axit Sự phát triển cấu trúc tinh thể điều kiện xúc tác baz Sự phát triển cấu trúc màng trình sol-gel Hình 1.6 Các nhóm sản phẩm phư ng ph p sol-gel 26 Hình 2.1 S đồ tổng hợp perovskite CaTiO3 chất màu 28 Hình 2.2 S đồ tia tới tia nhiễu xạ mạng tinh thể 29 Hình 2.3 Độ tù pic nhiễu xạ gây kích thước hạt 30 10 Hình 2.4 31 11 Hình 3.1 12 Hình 3.2 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE L*a*b* S đồ tổng hợp perovskite CaTiO 3bằng phư ng ph p sol – gel Dạng sol (a) dạng gel (b) perovskite CaTiO3tổng hợp theo phư ng ph p sol – gel 13 Hình 3.3 Mẫu trước (a) sau (b) nung 34 14 Hình 3.4 Demo Giản đồ phân tích nhiệt mẫuSDK PTN Version - Select.Pdf 35 15 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu T1, T2, T3 36 16 Hình 3.6 Giản đồ XRD mẫu A1, A2, A3 37 17 Hình 3.7 Giản đồ XRD mẫu B1, B2, B3 39 18 Hình 3.8 Sản phẩm chất màu vanadi theo tỉ lệ 41 19 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu M1, M2, M3, M4, M5 42 20 Hình 3.10 Quy trình thử nghiệm màu men gạch 44 21 Hình 3.11 Các mẫu men vanadi 44 Trang 24 24 33 34 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngay từ thời xa xưa, sau tìm lửa, người sản xuất đồ gốm để phục vụ nhu cầu sinh hoạt hàng ngày Ở Việt Nam, đồ gốm xuất từ lâu ph t triển thành làng nghề, c sở tiếng Hư ng Canh, B t Tràng, Móng C i, L i Thiêu, BiênHòa… Từ xưa, c c nguyên liệu dùng để sản xuất gốm lấy chủ yếu từ tự nhiên, gia công đ n giản, màu điều chế từ c c kho ng vật tự nhiên chứa c c nguyên tố gây màu, với bí kinh nghiệm làm sản phẩm đẹp mà khoa học khó t i tạo lạiđược Ngày khoa học gốm ph t triển mạnh, không dừng lại gốm dân dụng, gốm mỹ nghệ mà mở rộng nhiều lĩnh vực kh c gốm kỹ thuật Màu tổng hợp theo thành phần nguyên liệu ban đầu hay c c hệ tinh thể đ p ứng khả bền màu, bền nhiệt, bền c cho nhiều màu phong phú Ở c c nước phư ng Tây, công nghệ sản xuất chất màu ph t triển thư ng mại hóa Một số nước châu Á ph t triển lĩnh vực Th i Lan, Demo Version - Select.Pdf SDK Indonesia, Đài Loan, Trung Quốc,… Tại Việt Nam, năm gần ph t triển mạnh gốm sứ Năm 2005 đạt công suất 120 triệu m2 gạch ốp, lát ceramic granit nhân tạo Tuy nhiên lĩnh vực chất màu mẻ, đòi hỏi chất màu phải bền nhiệt (đến 1200oC), bền c … c c kho ng tự nhiên thường có thành phần khơng ổn định, lẫn nhiều tạp chất, gây khó khăn cho qu trình tổng hợp hạn chế việc sử dụng Chi phí chất màu sản xuất gốm sứ chiếm tỉ lệ cao h n 20% chi phí nguyên vật liệu, Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất chất màu đa số phải nhập với giá thành cao Trung bình năm lượng chất màu cần nhập nước ta khoảng 5000 tấn, khoảng 700 màu xanh dư ng, 700 màu xanh cây, 1000 màu đen, 1000 màu nâu…[16] Do ảnh hướng lớn đến khả cạnh tranh gốm sứ Việt Nam thị trường nước giới Vì vậy, cần sách thích hợp cho phát triển ngành công nghiệp sản xuất chất màu gốm sứ Việt Nam Đặc biệt tăng cường việc nghiên cứu tổng hợp chất màu nhân tạo quan trọng cần thiết Lâu nay, chất màu sử dụng sản xuất gốm sứ phổ biến có cấu trúc mạng lưới tinh thể bền chủ yếu là: spinel, zircon, corundum, cordierite, mullite, perovskite… nhiều phư ng ph p kh c nhau: phư ng ph p gốm truyền thống, đồng kết tủa, sol-gel,…Trong hệ tinh thể perovskite tư ng đối chưa áp dụng nhiều sản xuất chất màu gốm sứ Tuy vậy, năm gần đây, c c chất màu gốm sứ c sở hệ tinh thể perovskite (CaTiO3) hấp dẫn nhiều nhà khoa học nghiên cứu sở hữu c c ưu điểm vượt trội độ c ch điện, từ trở cao, điện dung lớn c c tính chất vật lý khác chúng [21], [23], [24] Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài “Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1-x)O3 CaTiO3” Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1-x)O3 CaTiO3 Đối tƣợng nghiên cứu - Chất màu perovskite CaTiO3 thay đồng hình cation Ti4+ cation V5+ để tạo chất màu Ca(VxTi1-x)O3 Phƣơng ph p nghiên cứu - Phư ng ph Demo p tổng hợp perovskite bột màu.SDK Version - Select.Pdf - Phư ng ph p nhiễu xạ tia X (XRD) - Phư ng ph p phân tích nhiệt (TG-DSC) Cấu trúc luận văn Chư ng Tổng quan lý thuyết Chư ng Đối tượng, nội dung phư ng ph p nghiên cứu Chư ng Kết thảo luận Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục ... NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU TRÊN NỀN PEROVSKITE 40 3.2.1 Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1- x)O3 40 3.2.2 Thành phần pha chất màu 42 3.2.3 Đ nh gi chất lượng sản phẩm bột màu ... c c tính chất vật lý khác chúng [21], [23], [24] Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1- x)O3 CaTiO3 Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp chất màu Ca(VxTi1- x)O3 CaTiO3 Đối... tƣợng nghiên cứu - Chất màu perovskite CaTiO3 thay đồng hình cation Ti4+ cation V5+ để tạo chất màu Ca(VxTi1- x)O3 Phƣơng ph p nghiên cứu - Phư ng ph Demo p tổng hợp perovskite bột màu. SDK Version