Tổng hợp pigment hệ spinel nixzn1 xal2o4 bằng phương pháp tao phức chất hữu cơ kim loại trung gian

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM THỊ SEN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP PIGMENT HỆ SPINEL NixZn1-xAl2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAO PHỨC CHẤT HỮU CƠ – KIM LOẠI TRUNG GIAN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: Cơng nghệ hóa học MÃ NGÀNH : 60 52 75 NĂM 2014 Cơng trình hồn thành : Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ Cán chấm nhận xét : PGS.TS Nguyễn Đình Thành Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Quốc Chính Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 08 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Mai Thanh Phong PGS.TS Nguyễn Đình Thành TS Nguyễn Quốc Chính PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ TS Lê Minh Viễn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạm Thị Sen MSHV : 11054168 Ngày, tháng, năm sinh: 16/05/1981 Nơi sinh: Thái Bình Chun ngành: Cơng nghệ hóa học Mã số : 60.52.75 I TÊN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP PIGMENT HỆ SPINEL NixZn1-xAl2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAO PHỨC CHẤT HỮU CƠ – KIM LOẠI TRUNG GIAN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm phương pháp tổng hợp pigment spinel - Đánh giá lựa chọn phương pháp tổng hợp - Tổng hợp phân tích tính chất pigment III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/08/2013 IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ Tp HCM, ngày 20 tháng 06 năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA i LỜI CÁM ƠN Luận văn thực Bộ môn Kỹ Thuật Hóa Vơ – Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, hướng dẫn PGS Tiến sĩ Huỳnh Kỳ Phương Hạ – Bộ Mơn Kỹ Thuật Hóa Vơ Xin chân thành cảm ơn PGS.Tiến sĩ Huỳnh Kỳ Phương Hạ, Tiến sĩ Lê Minh Viễn tận tình hướng dẫn để em thực hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cám ơn quý thầy cô môn Kỹ Thuật Hóa Vơ Cơ q thầy phịng thí nghiệm Kỹ Thuật Hóa Vơ Cơ tạo điều kiện suốt trình thực luận văn để tơi hồn thành tốt luận văn Cuối cùng, xin cám ơn động viên giúp đỡ bạn bè suốt trình làm luận văn Phạm Thị Sen ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Pigment ứng dụng rộng rãi đời sống công nghiệp công nghệ gốm sứ, sơn, nhựa, mực in, xây dựng Pigment spinel NixZn1-xAl2O4 (x = 0, 0,3, 0,5, 0,7 1) tổng hợp phương pháp tạo phức chất hữu kim loại trung gian Trong có hình thành phức polymer trung gian mà cation kim loại phân bố đồng mạng cation phân bố tốt sản phẩm spinel cuối Phương pháp phân tích nhiệt TG sử dụng để xác định khoảng nhiệt độ cần khảo sát hình thành pha tinh thể spinel kết nhận khoảng 600oC 900oC Spinel Ni0,5Zn0,5Al2O4 sử dụng để khảo sát nhiệt nhiệt độ hình thành pha spinel Kết 600oC hình thành rõ nét pha spinel, 800oC pha tinh thể spinel không tạp chất Dựa vào kết này, nhiệt độ 900oC chọn làm nhiệt độ tổng hợp pigment spinel NixZn1-xAl2O4 Thông số mạng spinel tổng hợp từ 8,050-8,062 Ao Kích thước tinh thể tính từ kết XRD tính theo phương trình Scherrer 13,2-25,2nm tương đối phù hợp với kết chụp SEM Đo thông số màu L,a,b pigment NixZn1-xAl2O4 (x = 0, 0,3, 0,5, 0,7 1) cho phổ màu rộng Các mẫu pigment bền môi trường axit, bazơ bền nhiệt Các tính chất hóa lý pigment tỉ trọng, pH, độ hấp thu dầu kiểm tra đối chiếu với sản phẩm thương mại iii ABSTRACT In industry, inorganic pigments have been used in many fields such as plastic, polymers, paints, ink, glasses and ceramics… Nanosized Ni xZn1-xAl2O4 (x = 0, 0.3, 0.5, 0.7 and 1) pigments were prepared using the polymeric precursor method The TG thermal analyses were used to determine the formation temperature of spinel structure, and the result showed in range from 600oC to 900oC The XRD results showed that the spinel phase is formed at 600oC And at the temperature of 800oC there is nearly no presence of secondary phases Base on these results, the value of temperature to synthesis of pigment was chosen at 900 oC The lattice parameter of NixZn1-xAl2O4 is varied from 8,050Ao to 8,062 Ao The crystallite size according to Scherrer’s equation was in the range of 13,2÷25,2 nm The CIELab colorimetric coordinates show that the pigment color is varied in the wide band Pigment is stable in acid, base environment and temperature as the obtained results Physico-chemical properties of pigment were studied including pH, density, and oil adsorption iv LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Các kết tham khảo khác công bố rộng rãi, công khai trích dẫn đầy đủ theo quy định Phạm Thị Sen v MỤC LỤC Đề mục Lời cám ơn……………………………………………………………………… Tóm tắt luận văn………………………………………………………………… Lời cam đoan……………………………………………………………………… Mục lục…………………………………………………………………………… Danh sách chữ viết tắt…………………………………………………………… Danh sách bảng biểu……………………………………………………………… Danh sách hình vẽ………………………………………………………………… TTrang i iiii viv v viii xix x CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài……………………………………………………… 1.1.1 Ý nghĩa khoa học………………………………………………… ……… 1.1.2 Ý nghĩa thực tiễn…………………………………………………… …… 1.2 Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………… ……… 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu…………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………… … CHƯƠNG : TỔNG QUAN 2.1 Dung dịch rắn………………………………………………………………… 2.1.1 Khái niệm dung dịch rắn………………………………………… …… 2.1.2 Dung dịch rắn thay thế……………………………………………… …… 2.1.3 Dung dich rắn xâm nhập…………………………………………… …… 2.2 Dung dịch rắn với cấu trúc spinel…………………………………… …… 2.2.1 Khái quát spinel…………………………………………………….…… 2.2.2 Ứng dụng spinel……………………………………………………… 2.2.2.1 Tổng hợp chất màu ………………………………………………… … 2.2.2.2 Vật liệu sắt từ………………………………………………………… … 10 2.2.2.3 Các ứng dụng khác………………………………………………… …… 11 vi 2.3 Lý thuyết màu sắc ………………………………………………… 12 2.3.1 Hiện tượng tạo màu………………………………………………………… 12 2.3.2 Các đại lượng đặc trưng cho màu…………………………………….…… 12 2.3.3 Bản chất hoá học màu………………………………………….… …… 13 2.3.4 Đặc điểm chung chất màu vô ………………………….….…… 14 2.4 Pigment…………………………………………………………… ……… 15 2.4.1 Định nghĩa……………………………………………………… ………… 15 2.4.2 Thành phần pigment………………………………………… ……… 16 2.4.3 Tính chất…………………………………………………………………… 17 2.4.4 Phân loại pigment…………………………………………………………… 18 2.4.5 Một số tiêu chuẩn pigment…………………………………………… 20 2.5 Các phương pháp tổng hợp………………………………………………… 20 2.5.1 Phương pháp phản ứng pha rắn…………………………………… 20 2.5.2 Phương pháp đồng kết tủa ………………………………………………… 21 2.5.3 Phương pháp sol-gel…………………………………………………….… 24 2.5.3.1 Sol – gel dạng keo………………………………………………………… 24 2.5.3.2 Gel polymer vơ chuyển hóa từ hợp chất kim……………… 24 2.5.3.3 Gel bao gồm hình thành thủy tinh polymer hữu cơ……………….… 24 2.5.4 Phương pháp Pechili…………………………………………………….… 25 2.5.5 Phương pháp tạo phức polymer trung gian………………………………… 25 2.6 Một số cơng trình liên quan………………………………………………… 28 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 3.1 Hóa chất dụng cụ………………………………………………………… 32 3.1.1 Hóa chất……………………………………………………………….…… 32 3.1.2 Dụng cụ- thiết bị……………………………………………………….…… 32 3.2 Nội dung nghiên cứu………………………………………………………… 33 3.2.1 Tổng hợp spinel…………………………………………………………… 33 3.2.2 Thiết kế thí nghiệm………………………………………………………… 35 3.2.2.1 Khảo sát khoảng nhiệt độ hình thành pha spinel phân tích nhiệt… 35 vii 3.2.2.2 Khảo sát theo nhiệt độ nung……………………………………………… 35 3.2.2.3 Khảo sát thông số mạng kích thước tinh thể hệ NixZn1-xAl2O4…….… 35 3.2.2.4 Khảo sát độ bền nhiệt pigment………………………………………… 35 3.2.2.5 Khảo sát độ bền pigment môi trường axit, bazơ……………… 36 3.2.2.6 Đo thông số màu L, a, b…………………………………………… …… 36 3.2.2.7 Xác định tính chất lý hóa pigment…………………………………… 36 3.3 Các phương pháp phân tích……………………………………………… … 36 3.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt ……………………………………………… 36 3.3.2 Phương pháp phân tích XRD…………………………………………… … 37 3.3.3 Phương pháp quan sát vi cấu trúc hiển vi điện tử quét………… … 39 3.3.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng BET……………………………… 40 3.3.5 Những nguyên lý phép so màu ……………………………………… 42 3.3.6 Xác định tính chất hóa lý pigment …………………………………… 46 3.3.6.1 Khối lượng riêng …………………………………………………… … 46 3.3.6.2 Độ hấp thụ dầu ………………………………………………….……… 48 3.3.5.3 Xác định giá trị pH……………………………………………….….…… 48 3.3.5.4 Độ bền màu ………………………………………………………….…… 49 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Khảo sát nhiệt độ hình thành pha spinel phương pháp phân tích nhiệt… 51 4.2 Khảo sát theo nhiệt độ nung………………………………………………… 52 4.3 Khảo sát thơng số mạng kích thước tinh thể hệ NixZn1-xAl2O4……… 53 4.4 Khảo sát độ bền nhiệt pigment…………………………………….…… 56 4.5 Khảo sát độ bền môi trường axit, bazơ pigment………… ….…… 57 4.6 Kết đo thông số L, a, b hệ NixZn1-xAl2O4 ………………………… 58 4.7 Kết xác định tính chất hóa lý pigment……………………………… 59 4.7.1 Kết xác định khối lượng riêng………………………………………… 59 4.7.2 Kết xác định độ hấp thu dầu……………………………………….… 61 4.7.3 Kết xác định diện tích bề mặt riêng………………………………… … 62 4.7.4 Kết xác định giá trị pH……………………………………………….… 63 53 ) (3 ) (440) (511) 02(6 (d) Cuong nhieu xa (4 22 (400) ) (311) (220) 57 (c) (b) (a) 20 30 40 50 60 70 80 Goc nhieu xa 2 Hình 4.5: Giản đồ XRD Ni0,3Zn0,7Al2O4 trước sau xử lý nhiệt (a) Phổ chuẩn, (b) Mẫu nung 900oC/2 giờ, (c) Mẫu nung 900oC/2 sau nung lại 1200oC/2 giờ, (d )Mẫu nung 1200oC/2 Dựa vào kết cho thấy nung mẫu lại nhiệt độ 1200oC mẫu nung trực tiếp nhiệt độ có cấu trúc tinh thể spinel khơng thay đổi so với mẫu nung 900oC, khác biệt nhỏ nhiệt độ cao cường độ pic mẫu nung 900oC thấp Điều giải thích nhiệt độ cao kết tinh tốt hơn, độ tinh thể hóa cao Khi nhiệt độ nung tăng có kết khối nên kích thước hạt lớn pic sắc nét có cường độ lớn Bảng 4.3 Thông số mạng tinh thể mẫu Ni0,3Zn0,7Al2O4 STT HVTH: Phạm Thị Sen a(Ao) Mẫu Nung 900oC 8,075 Nung 1200oC 8,075 Nung 900oC, nung lại 1200oC 8,075 CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 58 Thông số mạng mẫu Ni0,3Zn0,7Al2O4 trước sau xử lý nhiệt khơng thay đổi Có thể kết luận pigment tổng hợp có độ bền nhiệt cao 4.5 Khảo sát độ bền môi trường axit, bazơ pigment Để khảo sát độ bền môi trường axit bazơ, mẫu sản phẩm pigment Ni0,5Zn0,5Al2O4 ngâm dung dịch H2SO4 10%, dung dịch NaOH 10% 168 Thông số màu L, a, b xác định so sánh với mẫu trước xử lý Dựa vào kết này, tiêu chuẩn ISO 105 - E15 sử dụng để đánh giá ổn định sản phẩm Kết trình bày bảng 4.5 Bảng 4.4: Kết đo màu khảo sát độ bền axit, bazơ pigment STT Pigment L*/ ∆L a*/∆a b*/∆b xử lý 76,52 -11,37 6,12 Pigment xử lý 77,59 -12.45 7,42 với axit - 0,93 1,08 - 1,3 Pigment xử lý 78,12 -13,98 7,06 với bazơ -1,6 -2,61 -0,84 ∆E Mức ổn định 1,93 3,18 4-5 Pigment chưa Pigment sau xử lý với axit bazơ màu sắc gần khơng thay đổi Kết xác định thơng số L, a, b từ xác định độ bền màu đạt mức môi trường axit mức 4-5 môi trường bazơ theo tiêu chuẩn ISO 105 - E15 - Các mẫu pigment trước sau xử lý môi trường axit mơi trường kiềm phân tích XRD để xác định thay đổi cấu trúc tinh thể Kết phân tích trình bày hình 4.6 đây: HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 59 cuong nhieu xa 300 200 (c) 100 (b) (a) 20 40 60 Goc nhieu xa Hình 4.6: Giản đồ XRD hệ Ni0,5Zn0,5Al2O4 trước sau xử lý axit bazơ (a) Mẫu chưa xử lý, (b) Mẫu ngâm axit/168 giờ, (c) Mẫu ngâm kiềm/168 Dựa vào kết cho thấy vị trí cường độ pic đặc trưng spinel không thay đổi trước sau xử lý với axit kiềm Như kết luận pigment tổng hợp bền môi trường axit môi trường kiềm 4.6 Kết đo thông số L, a, b hệ NixZn1-xAl2O4 Các mẫu NixZn1-xAl2O4 nung 900oC xác định thông số màu L, a, b Kết cho bảng 4.6 Bảng 4.5: Kết đo màu hệ NixZn1-xAl2O4 nung 900oC/ 2giờ STT Hệ L a b ZnAl2O4 96,18 -5,64 6,17 Ni0,3Zn0,7Al2O4 76,33 -12,51 4,19 Ni0,5Zn0,5Al2O4 76,52 -11,37 6,12 HVTH: Phạm Thị Sen Màu sắc CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 60 Ni0,7Zn0,3Al2O4 75,48 -11,06 5,17 NiAl2O4 73,87 -15,17 7,07 Phổ màu nhận từ kết cho thấy tổng hợp màu nằm khoảng rộng dựa nhôm oxyt, thêm vào thành phần kim loại hóa trị khác với cấu trúc spinel 4.7 Kết xác định tính chất hóa lý pigment 4.7.1 Kết xác định khối lượng riêng Các mẫu NixZn1-xAl2O4 nung 900oC xác định khối lượng riêng pyknomet Kết cho bảng sau: Bảng 4.6: Kết đo khối lượng riêng hệ NixZn1-xAl2O4 STT Hệ Khối lượng riêng (g/ml) ZnAl2O4 3,04 Ni0,3Zn0,7Al2O4 3,35 Ni0,5Zn0,5Al2O4 3,24 Ni0,7Zn0,3Al2O4 3,06 NiAl2O4 3,12 Kết xác định khối lượng riêng pigment khoảng 3,04-3,35 (g/ml) Một số pigment thị trường Trung Quốc [42] có khối lượng riêng 3,8-5,9 (g/ml) cho bảng sau: Bảng 4.7: Khối lượng riêng số pigment cấu trúc spinel Thành phần pigment Khối lượng riêng (g/ml) Cu-Cr-Fe 4,8 – 5,6 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 61 Co-Ti 4,01 – 5,01 Co-Al 3,8 – 5,4 Zn-Fe-Cr 5,9 Co-Ti-Ni-Zn 4,01 – 5,01 Một số pigment thị trường Đức [43] có khối lượng riêng từ 3,76 g/ml – 5,04 g/ml cho bảng sau: Bảng 4.8: Khối lượng riêng số pigment cấu trúc spinel Thành phần pigment Khối lượng riêng (g/ml) Co-Al 4,0 Co-Cr-Al 4,78 Co-Ti 3,7 Co-Cr 4,9 Fe-Mn 3,76 Cu-Mn-Fe 5,04 Pigment tổng hợp có giá trị thấp so với pigment thị trường 4.7.2 Kết xác định độ hấp thu dầu Các mẫu NixZn1-xAl2O4 nung 900oC xác định độ hấp thu dầu Kết cho bảng sau: Bảng 4.9: Kết đo độ hấp thu dầu hệ NixZn1-xAl2O4 Hệ V dầu lanh(ml) m mẫu(g) OA (gdầu/100g pigment) ZnAl2O4 3.80 8.6008 41.22 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 62 Ni0,3Zn0,7Al2O4 4.20 9.7365 40.25 Ni0,5Zn0,5Al2O4 2.90 6.5673 41.20 Ni0,7Zn0,3Al2O4 3.30 8.0679 38.16 NiAl2O4 3.60 8.3766 40.10 Độ hấp thu dầu phụ thuộc lớn vào diện tích bề mặt hạt, hay kích thước hạt [40] Một số pigment thị trường Trung Quốc [42] có độ hấp thu dầu khoảng 16-37g/100g pigment, kích thước hạt cỡ 1-2.5µm cho bảng sau: Bảng 4.10: Độ hấp thu dầu số pigment cấu trúc spinel Độ hấp thu dầu Thành phần pigment Kích thước hạt (µm) Cu-Cr-Fe ≤ 1,5 18-22 Co-Ti 1,1 16-20 Co-Al 0,95-2,5 28-37 (g/100g) Zn-Fe-Cr 26 Co-Ti-Ni-Zn 16-20 Một số pigment thị trường Đức [43] có độ hấp thu dầu từ 18-32 g/100g pigment, kích thước 0,5-2,2 µm cho bảng sau: Bảng 4.11: Độ hấp thu dầu số pigment cấu trúc spinel Kích thước hạt (µm) Độ hấp thu dầu Thành phần pigment Co-Al 1,4 32 Co-Cr-Al 1,3 26 Co-Ti 2,2 24 Co-Cr 2,0 18 HVTH: Phạm Thị Sen (g/100g) CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 63 Fe-Mn 0,5 20 Cu-Mn-Fe 1,7 16 Độ hấp thu dầu pigment tổng hợp khoảng 38-41g/100g pigment Điều giải thích kích thước hạt pigment tổng hợp có kích thước nhỏ 13-25nm, nên diện tích bề mặt riêng lớn độ thu thu dầu lớn so với pigment thị trường 4.7.3 Kết xác định diện tích bề mặt riêng BET Mẫu Ni0,5Zn0,5Al2O4 nung 900oC xác định diện tích bề mặt riêng BET Kết nhận là: 23,167 g/m2 Một số pigment hệ spinel có diện tích bề mặt riêng sau [43]: Bảng 4.12: Diện tích bề mặt riêng số pigment cấu trúc spinel Thành phần pigment Kích thước hạt (µm) Diện tích bề mặt riêng BET (g/m2) Co-Al 1,4 9,4 Co-Cr-Al 1,3 5,4 Co-Ti 2,2 3,2 Co-Cr 2,0 4,0 Fe-Mn 0,5 1,2 Cu-Mn-Fe 1,7 5,2 So sánh kết từ mẫu tổng hợp với số pigment thị trường nhận thấy diện tích bề mặt riêng mẫu tổng hợp cao nhiều so với mẫu thị trường Sự khác biệt pigment tổng hợp có kích thước cỡ nanomet nên diện tích bề mặt riêng cao Điều phù hợp với kết xác định khối lượng riêng độ hấp thu dầu xác định 4.7.4 Kết xác định giá trị pH HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 64 Các mẫu NixZn1-xAl2O4 nung 900oC xác định giá trị pH Kết cho bảng sau: Bảng 4.13: Kết đo giá trị pH hệ NixZn1-xAl2O4 STT Hệ pH ZnAl2O4 7,45 Ni0,3Zn0,7Al2O4 7,65 Ni0,5Zn0,5Al2O4 7,72 Ni0,7Zn0,3Al2O4 7,34 NiAl2O4 7,92 Kết xác định pH dung dịch pigment khoảng 7,45-7,92 Một số pigment thị trường Trung Quốc [42] có pH = – Một số pigment thị trường Đức [43] cho bảng sau: Bảng 4.14: pH số pigment cấu trúc spinel Thành phần pigment pH Co-Al – 10 Co-Cr-Al 6,5 – 7,5 Co-Ti 10,5 – 11,5 Co-Cr – 10 Cu-Mn-Fe – 10 Pigment hệ spinel NixZn1-xAl2O4 tổng hợp dựa phương pháp tạo phức chất hữu kim loại trung gian Ở 600oC hình thành pha tinh thể spinel rõ rệt, 800oC xuất pha tinh thể spinel Chọn nhiệt độ 900oC làm nhiệt độ tổng hợp spinel với thời gian nung Pigment tổng hợp 900oC khảo sát độ bền nhiệt, bền axit bazơ tính chất hóa lý Kết cho thấy pigment tổng hợp ứng HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 65 dụng công nghiệp ngành cơng nghệ cao cần kích thước nano sơn, ceramic, thủy tinh, mực in… CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Đã tổng hợp hệ NixZn1-xAl2O4 (x = 0; 0,3; 0,5; 0,7; 1) phương pháp tạo phức chất hữu kim loại trung gian Axit citric nhơm nitrate hịa tan vào nước sau khuấy máy khuấy từ gia nhiệt 80oC 1giờ Niken nitrate kẽm nitrate hòa vào etylen glycol với tỉ lệ số mol cation Ni Zn 0:1; 0,3:0,7; HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 66 0,5:0,5; 0,7:0,3; 1:0 Khuấy máy khuấy từ gia nhiệt 80oC Sau trộn hai dung dịch vào tiếp tục khuấy thêm đồng thời gia nhiệt từ từ lên 300oC Mẫu thu dạng gel mang sấy 350oC với tốc độ tăng nhiệt 10 độ/phút, sau sấy khô dạng xốp, cho vào máy nghiền bi vịng 30 phút, sau đem nung Kết phân tích XRD cho thấy 600oC hình thành rõ pha tinh thể cấu trúc spinel, mẫu nung 800o C có pha spinel pic đặc trưng cấu trúc tinh thể spinel thu rõ nét Các pigment tổng hợp thuộc hệ tinh thể lập phương tâm mặt đặc trưng spinel Thông số mạng (a=b=c) thu từ phổ XRD so sánh tương đối phù hợp so sánh với phổ chuẩn ZnAl2O4 ICCD 741136 NiAl2O4 ICCD 100339 Nung mẫu lại nhiệt độ 1200oC mẫu nung trực tiếp nhiệt độ có cấu trúc tinh thể spinel không thay đổi so với mẫu nung 900oC Tinh thể spinel tạo thành có độ ổn định nhiệt cao Xác định kích thước tinh thể từ 13,2-25,2 nm từ kết phân tích XRD gần với kích thước xác định từ kết chụp SEM Đo thông số màu L, a, b pigment Phổ màu nhận từ kết cho thấy tổng hợp màu nằm khoảng rộng dựa nhôm oxyt, thêm vào thành phần kim loại hóa trị khác với cấu trúc spinel Pigment xử lý với axit bazơ xác định độ bền màu đạt mức môi trường axit mức 4-5 môi trường bazơ theo tiêu chuẩn ISO 105 - E15 Kết phân tích XRD cho thấy cấu trúc spinel không bị biến đổi môi trường axit bazơ Pigment tổng hợp bền môi trường axit, bazơ Khảo sát tính chất hóa lý pigment giá trị pH = 7,32 - 7,92, khối lượng riêng = 3.04 - 3.35 g/ml độ hấp thu dầu = 38 - 41g/100g pigmnet Diện tích bề mặt riêng pigment lớn 23,167g/m2 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 67 Pigment spinel NixZn1-xAl2O4 có kích thước nano tổng hợp theo phương pháp ứng dụng nhiều ngành công nghiệp 5.2 Kiến nghị Trong trình thực nghiên cứu phạm vi luận văn này, kết thành cơng định Tuy nhiên thời gian điều kiện cịn hạn chế nên khơng thể khảo sát tất yếu tố hay phạm vi thay đổi thông số, tiếp tục nghiên cứu để đạt kết rõ ràng thuyết phục hơn, đề nghị yếu tố sau cần khảo sát thêm Khảo sát yếu tố thời gian nung: 30 phút, giờ, 1giờ 30 phút Khảo sát yếu tố thời gian nghiền: 10 phút, 20 phút, 30 phút Khảo sát nghiền khô nghiền ướt (sử dụng etanol) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cain M, Morrell R, Nanostructured ceramics: a review of their potential, Applied Organometallic Chemistry, 15, 5, 321–330, 1985 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 68 [2] E.S Kharashvili, Trend in developing ceramic pigments, Glass Ceram 42, 459, 15, 321–330, 2011 [4] D Segal,Chemical synthesis of ceramicmaterials, J.Mater.Chem 7, 1297, 1997 [5] R.E Riman, W.L Suchanek, M.M Lencka, Hydrothermal crystallization of ceramics, J Ann Chim -Sci Mat 27,15, 2002 [6] C.C Hwang, T.Wu Yung, J.Wan, J.S Tsai, Development of a novel combustion synthesis method for synthesizing of ceramic oxide powders, J.Mater Sci Eng B 111, 49, 2004 [7] K Du, H Zhang, Preparation and performance of spinel LiMn 2O4 by a citrate route with combustion, J Alloys Compd 352, 250, 2003 [8] S Ekambaram, Combustion synthesis and characterization of new class of ZnObased ceramic pigments, J Alloys Compd 390, 14, 2005 [9] Tseng TY, Lin JC Preparation of fine-grained Ni-Zn ferrites Journal of Material Science Letters, 8, 261-262, 1989 [10] Phan Văn Tường, Vật liệu vô cơ, NXB Đại Học Quốc Gia Hà nội, 2007 [11] Nguyễn Thị Hiền, “Tổng hợp dung dịch rắn có cấu trúc spinel CoxZn1-xAl2-yCryO4 theo phương pháp Pechini để sử dụng làm chất màu cho đồ gốm sứ”, Luận văn thạc sĩ hóa học, Vinh, 2009 [12] T.Ohgushi, S.Umeno, Ull.Chem.Soc.Japan 60 4457, 1987 [13] K.T.Jacob, K.P Jaydevan, R.M Mallya, Y Waseda, Adv Mater.12,440, 2000 [14] D.A Fumo, M.R Morelli, A.M.Segades, Mater Res.Bull.31,1243,1996 [15] Guoying Zhang, Chunsheng Li, Fangyi Cheng, Jun Chen, ZnFe2O4 tubes: Synthesis and application to gas sensor with high sensitivity and low-energy consumption, Sensors and Actuator B 120, 403-410, 2007 [16] R Quintana-Solorzano, J.I.Valente, F.J Hernandez-Beltran, C.O.Castillo-Araiza, Zinc-aluminates for an in situ sulfur reduction in cracked gasoline, Applied Catalysis B: Environment 81, 1-13, 2008 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 69 [17] Huỳnh Kỳ Phương Hạ, Ngô Văn Cờ, Công nghệ sản xuất chất màu vô cơ, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2008 [18] Gunter Buxbaum, Industrial inorganic pigments, Wiley-VCH, 2005 [19] Phan Văn Tường, Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại Học Quốc Gia Hà nội, 2007 [20] Takafumi Sasaki, Satoshi Ohara, Takashi Naka, Jana Vejpravova, Vladimir Sechovsky, Mitsuo Umetsu, Seiichi Takami, Balachandran Jeyadevanc, Tadafumi Adschiri, Continuous synthesis of fine MgFe2O4 nanoparticles by supercritical hydrothermal reaction, The Journal of Supercritical Fluids, 53, 92-94, 2010 [21] Diana Visinescu, Carmen Paraschiv, Adelina Ianculescu, Bogdan Jurca, Bogdan Vasile, Oana Carp, The environmentally benign synthesis of nanosized Co xZn1xAl2O4 blue pigments, Dyes and Pigments 87, 125-131, 2010 [22] I.S Ahmed, H.A Dessouki, A.A Ali, Synthesis and characterization of new nano-particles as blue ceramic pigment, Spectrochimica Acta Part A 71, 616–620, 2008 [23] I.S Ahmed, S.A Shama, M.M Moustafa, H.A Dessouki, A.A Ali , Synthesis and spectral characterization of Co xMg1−xAl2O4 as new nano-coloring agent of ceramic pigment, Spectrochimica Acta Part A 74, 665–672, 2009 [24] I.S Ahmed, S.A Shama, H.A Dessouki, A.A Ali, Low temperature combustion synthesis of CoxMg1−xAl2O4 nano pigments using oxalyldihydrazide as a fuel, Materials Chemistry and Physics, 2010 [25] D.S Gouveia, L.E.B Soledade, C.A Paskocimas, E Longo, A.G Souza, I.M.G Santos, Color and structural analysis of CoxZn7-xSb2O12 pigments, Materials Research Bulletin 41, 2006, 2049–2056 [26] Zaneta Mesiková, Miroslav Trojan, Petra Sulcová, Conditions of synthesis of CoZn-Ti-Cr spinel pigment, Ceramics Silikáty 49, 2005, 48-52 HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 70 [27] R.A.Candeia, MgFe2O4 pigment obtained at low temperature, Materials Research Bulletin,41, 1, 2003, 183 – 190 [28] R.A.Candeia, M.I.B.Bernardi, E.Longo, I.M.G.Santos, A.G.Souza, “Synthesis and characterization of spinel pigment CaFe2O4 obtained by the polymeric Materials Letters, 58, 5, 569–572, 2004 [29] Luiz K.C de Souza, Jose´ R Zamian, Geraldo N da Rocha Filho, Luiz E.B Soledade, Ieda M.G dos Santos, Antonio G Souza, Thomas Scheller, Roˆmulo S Ange´ lica, Carlos E.F da Costa, Blue pigments based on Co xZn1-xAl2O4 spinels synthesized by the polymeric precursor method, Dyes and Pigments 81, 187–192, 2009 [30] D Barcelo, S Ahuja, N Jespersen, Modern instrumental analysis, Wilson & Wilson’s, 47, 63-106, 2006 [31] Vitalij K Pecharsky, Peter Y Zavalij, Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials, Springer Science Business Media., Inc, 500-503, 2003 [32] ISO 787 - General methods of test for pigments and extenders [33] Nguyễn Đức Vận, Hóa học vơ cơ, NXB khoa học kĩ thuật [34] J V Koleske, Paint and Coating Testing Manual, Fourteenth Edition of the Gardner-Sward Handbook Astm Manual Series, 1995 [35] Lessing PA Mixed-cation oxide powders via polymeric precursors American Ceramic Society Bulletin, 68, 5, 1002–7, 1989 [36] Kakihana M Sol–gel preparation of high temperature superconducting oxides Journal of Sol–Gel Science and Technology, 6, 1, 1996 [37] Luiz K.C de Souza, José R Zamian, Geraldo N da Rocha Filho, Luiz E.B Soledade, Ieda M.G dos Santos, Antonio G Souza, Thomas Scheller, Rômulo S Angélica, Carlos E.F da Costa, Blue pigments based on Co xZn1−xAl2O4 spinels HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 71 synthesized by the polymeric precursor method, Dyes and Pigments, 81, 3, 187– 192, 2009 [38] Duan X, Yuan D, Wang X, Xu H Synthesis and characterization of nanocrystalline zinc aluminum spinel by a new sol–gel method, Journal of Sol– Gel Science and Technology, 35, 221–224, 2005 [39] B.D.Cullity, Elements of X-Ray Diffraction, Addison-Wesley Publishing, 2001 [40] I.S.Ahmed, S.A Shama, H.A Dessouki, A.A.Ali Low temperature combustion systhesis of CoxMg1-xAl2O4 nano pigments using oxalyldihydrazide as a fuel, Meterials chemistry and physics, 2010 [41] www.indecal.net/cong-nghe-nano-co-hoi-moi-cho-cong-nghiep-muc-in/ [42] http://www.alibaba.com/product-detail [43] www.ferro.com HVTH: Phạm Thị Sen CBHD: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ ... ngành: Cơng nghệ hóa học Mã số : 60.52.75 I TÊN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP PIGMENT HỆ SPINEL NixZn1- xAl2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAO PHỨC CHẤT HỮU CƠ – KIM LOẠI TRUNG GIAN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm phương pháp. .. lệ hợp thức mong muốn Pigment spinel Ni xZn1 -xAl2O4 tổng hợp theo phương pháp tạo phức chất hữu kim loại trung gian Cơ chế phản ứng: Pigment NixZn1- xAl2O4 điều chế theo phương pháp tạo phức chất. .. Tổng hợp pigment hệ spinel NixZn1- xAl2O4 (x = 0, 0,3, 0,5, 0,7, 1) phương pháp tạo phức chất polymer hữu trung gian Sử dụng hai hợp chất hữu cơ, etylen glycol axit citric để tạo phức polyme trung