Nghiên cứu tổng hợp chất màu xanh cho gốm sứ trên cơ sở spinen theo phương pháp tiền chất từ tinh bột (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - HỒ THỊ LÊ HOÀNG TRINH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU XANH CHO GỐM SỨ TRÊN CƠ SỞ SPINEN THEO PHƯƠNG PHÁP TIỀN CHẤT TỪ TINH BỘT Demo Version - Select.Pdf SDK LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa Vơ Cơ Mã số : 60 44 25 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN DƯƠNG Huế, Năm 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Huế, ngày 20 tháng 04 năm 2014 Tác giả luận văn Hồ Thị Lê Hoàng Trinh Demo Version - Select.Pdf SDK ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Dương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy giáo khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Huế, đồng cảm ơn khoa Hóa học khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Huế tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lãnh đạoVersion trường Trung học Phổ thông Demo - Select.Pdf SDKLong Thành động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa học Huế, ngày 20 tháng 04 năm 2014 Tác giả luận văn Hồ Thị Lê Hoàng Trinh iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa - i Lời cam đoan - ii Lời cảm ơn iii Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục ký hiệu mẫu Danh mục bảng biểu -5 Danh mục hình vẽ - MỞ ĐẦU - Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT - 1.1 Khái quát gốm sứ 1.1.1 Vật liệu gốm sứ - Demo Version - Select.Pdf SDK 1.1.2 Gốm truyền thống 1.1.3 Gốm kỹ thuật 10 1.2 Khái quát chất màu cho gốm sứ 10 1.2.1 Màu sắc chất màu sắc khoáng vật 10 1.2.2 Nguyên nhân gây màu khoáng vật - - 11 1.2.3 Một số tiêu chuẩn để đánh giá chất màu tông màu cho gốm sứ 12 1.2.4 Cơ sở hóa lí tổng hợp chất màu cho gốm sứ 13 1.2.5 Các nguyên tố gây màu số oxit tạo màu phổ biến 13 1.2.6 Phân loại màu theo vị trí trang trí men màu - 14 1.3 Khái quát tinh bột -15 1.4 Phản ứng pha rắn 16 1.4.1 Phản ứng pha rắn theo chế khuếch tán Wagner 16 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng pha rắn 18 1.4.3 Dung dịch rắn thay dung dịch rắn xâm nhập - 20 1.5 Giới thiệu số chất màu - 20 1.6 Chất màu sở mạng lưới tinh thể spinen - 21 1.6.1 Cấu trúc mạng tinh thể spinen - 21 1.6.2 Các phương pháp tổng hợp spinen - 22 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu - 26 2.2 Nội dung nghiên cứu 26 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp chất spinen kẽm aluminat 26 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu spinen kẽm aluminat 27 2.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu - 27 2.2.4 Khảo sát khả thay đồng hình Co2+ cho Zn2+ - 28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 Demo Version - Select.Pdf SDK 2.3.1 Phương pháp tổng hợp spinen chất màu - 28 2.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) - 28 2.3.3 Phương pháp phân tích nhiệt - 28 2.3.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X ( XRD) 29 2.3.5 Phương pháp đo màu 30 2.3.6 Phương pháp đánh giá chất lượng màu men gạch 31 2.4 Dụng cụ, thiết bị hóa chất - 31 2.4.1 Dụng cụ 31 2.4.2 Thiết bị - 32 2.4.3 Hóa chất - 32 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Nghiên cứu tổng hợp chất spinen - 33 3.1.1 Chuẩn bị phối liệu 33 3.1.2 Tổng hợp tiền chất tinh bột coban,kẽm nhôm -33 3.1.3 Xác định tiền chất phân tích phổ hồng ngoại ( IR) 35 3.1.4 Tổng hợp chất spinen 37 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung -38 3.1.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu 39 3.2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU TRÊN NỀN SPINEN -41 3.2.1 Tổng hợp chất màu kẽm aluminat pha tạp coban (CoxZn(1x)Al2O4) -41 3.2.2 Khảo sát phân hủy nhiệt mẫu phối liệu -42 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Co/Zn -44 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung -44 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu 46 3.3 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BỘT MÀU -47 3.3.1 Thử màu sản phẩm men gốm -47 3.3.2 Khảo sát cường độ màu, khả phát màu men -48 Demo Version - Select.Pdf SDK 3.3.3 Khảo sát khả thay đồng hình cation Co2+ cho Zn2+ vào mạng lưới tinh thể spinen kẽm aluminat -49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -52 TÀI LIỆU THAM KHẢO - -53 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TG : Thermal Gravity DSC : Differential Scanning Calometry XRD : X – ray diffraction IR : Infrared DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC MẪU Stt Ký hiệu Nhiệt độ nung Thời gian nghiền Lực ép Thời gian lưu A950 950 oC 60 phút A1000 1000 oC 60 phút A1050(6) 1050 oC 60 phút A1050(4) 1000 oC 60 phút A1050(2) 1000 oC 60 phút C950 950 oC 60 phút C1050(6) 1050 oC 60 phút Demo Version SDK C1050(4) 1050 oC- Select.Pdf 60 phút C1050(2) 1050 oC 60 phút 10 Co1(E) 1050 oC 60 phút 11 Co2(F) 1050 oC 60 phút 12 Co3(G) 1050 oC 60 phút 13 Co4(B) 1050 oC 60 phút 14 Co5(C) 1050 oC 60 phút DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Stt Ký hiệu Nội dung Trang Bảng 1.1 Màu tia bị hấp thụ màu tia ló vùng khả kiến 10 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Công thức hợp thức spinen mang màu xanh coban 41 Bảng 3.3 Thành phần phối liệu mẫu Co1 ÷ Co5 42 Bảng 3.4 Bảng tính độ rộng bán phổ mẫu C1000 C1050 45 Bảng 3.5 Bảng tính độ rộng bán phổ mẫu C1050(2); 46 Bảng khối lượng nung sơ tiền chất 38 C1050(4) C1050(6) Bảng 3.6 Kết đo màu men chất màu CoxZn(1x)Al2O4 48 Bảng 3.7 Bán kính cation (Shannon) 49 Bảng 3.8 Thông số mạng lưới mẫu A1050(6), Co5(C) 50 Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Stt Ký hiệu Nội dung Trang Hình 1.1 Cấu trúc amilozơ 15 Hình 1.2 Cấu trúc amilopectin 16 Hình 1.3 Sơ đồ phản ứng CoO Al2 O3 18 Hình 1.4 Tế bào mạng lưới tinh thể spinen AB2O4 21 Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp gốm truyền thống 22 Hình 1.6 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp sử dụng tiền chất 24 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh thể 29 10 Hình 2.2 Độ tù pic nhiễu xạ gây kích thước hạt 30 11 Hình 2.3 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE 31 12 Hình 3.1 Tiền chất phức kẽm – Gel kẽm – tiền chất tinh bột kẽm 33 13 Hình 3.2 Tiền chất phức nhôm – Gel nhôm – tiền chất tinh bột nhôm 34 14 Tiền chất phức coban – Gel coban – tiền chất tinh bột Hình 3.3Demo Version - Select.Pdf SDK coban 34 15 Hình 3.4 Phổ IR tiền chất tinh bột 35 16 Hình 3.5 Phổ IR tiền chất tinh bột kẽm 35 17 Hình 3.6 Phổ IR tiền chất tinh bột nhôm 36 12 Hình 3.7 Phổ IR tiền chất tinh bột coban 36 13 Hình 3.8 Giản đồ XRD mẫu A 1050 39 14 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu A 1050(2) 39 15 Hình 3.10 Giản đồ XRD mẫu A 1050(4) 40 16 Hình 3.11 Giản đồ XRD mẫu A 1050(6) 40 17 Hình 3.12 Sản phẩm bột màu nung 1050 oC, lưu 42 18 Hình 3.13 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu A 43 19 Hình 3.14 Giản đồ XRD mẫu Co1(E); Co2(F); Co3(G); Co4(B); Co5(C) 44 20 Hình 3.15 Giản đồ XRD mẫu B1000, B1050 45 21 Hình 3.16 Giản đồ XRD mẫu B1050(2), B1050(4), B1050(6) 46 22 Hình 3.17 Quy trình thử nghiệm màu men gạch 47 23 Hình 3.18 Màu sắc mẫu Co1  Co5 mẫu chuẩn SCo 48 Demo Version - Select.Pdf SDK MỞ ĐẦU Trong đời sống xã hội ngày nay, sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ dân dụng, gốm sứ công nghiệp đa dạng, phong phú chủng loại, mẫu mã hình dáng mà trang trí phủ loại chất màu khác với nhiều họa tiết hoa văn đẹp làm cho giá trị thẩm mỹ chủng loại sản phẩm nâng lên cao Nghệ thuật trang trí sản phẩm gốm sứ chất màu gốm sứ phổ biến rộng rãi ngày hoàn thiện nâng lên tầm cao mới, đáp ứng thỏa mãn cho nhu cầu sử dụng người Phủ chất màu gốm sứ bề mặt sản phẩm gốm sứ bảo đảm cho hình ảnh trang trí nghệ thuật chúng với thời gian Khác với màu hữu cơ, chất màu gốm sứ có độ bền cao chống lại tác động ánh sáng, nhiệt độ, môi trường bền với thời gian Hiện nay, chất màu sử dụng phổ biến cho sản xuất gốm sứ có cấu trúc mạng lưới tinh thể bền, chủ yếu là: spinen, zircon, corundum, cordierite, augite, Các chất màu tổng hợp nhiều phương pháp khác như: phương pháp gốm truyền thống, phương pháp khuếch tán rắn lỏng, phương pháp Demo Version - Select.Pdf SDK đồng kết tủa, phương pháp sol – gel, phương pháp Pechini Trong hệ chất màu này, chất màu có mạng lưới tinh thể spinen (AB2O4) thuộc hệ màu đại, có nhiều ưu điểm bật như: màu sắc tươi sáng, độ phát màu mạnh, bền môi trường sử dụng nên sử dụng phổ biến cho sản xuất gốm sứ Phương pháp tổng hợp tiền chất kim loại trải qua giai đoạn: ban đầu hình thành phức kim loại tinh bột , sau phức gel hóa Sự tạo gel đảm bảo tính đồng cao chất phản ứng, làm giảm nhiệt độ cần thiết cho tạo pha tinh thể chất màu, làm giảm đáng kể kích thước hạt chất phản ứng So với tiền chất khác từ axit citric, etylen glicol, nhựa thơng q trình tổng hợp theo phương pháp tiền chất chúng tơi dùng tinh bột có nhiều ưu điểm trình tổng hợp đơn giản hơn, rẻ hợp phần thân thiện với môi trường Xuất phát từ vấn đề nêu trên, chọn đề tài luận văn là: “Nghiên cứu tổng hợp chất màu xanh cho gốm sứ sở Spinen theo phương pháp tiền chất từ tinh bột” ... trình tổng hợp đơn giản hơn, rẻ hợp phần thân thiện với môi trường Xuất phát từ vấn đề nêu trên, chọn đề tài luận văn là: Nghiên cứu tổng hợp chất màu xanh cho gốm sứ sở Spinen theo phương pháp tiền. .. 26 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp chất spinen kẽm aluminat 26 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu spinen kẽm aluminat 27 2.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu ... lưới tinh thể spinen AB2O4 21 Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp gốm truyền thống 22 Hình 1.6 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp sử dụng tiền chất 24 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh