Tổng hợp gốm Dititanat của một số nguyên tố đất hiếm Ln2Ti207 Ln La Pr Y và thăm dò ảnh hưởng của chúng đến gốm Barititanat BaTiO3

Tổng hợp gốm Dititanat của một số nguyên tố đất hiếm Ln2Ti207 Ln La Pr Y và thăm dò ảnh hưởng của chúng đến gốm Barititanat BaTiO3 Tổng hợp gốm Dititanat của một số nguyên tố đất hiếm Ln2Ti207 Ln La Pr Y và thăm dò ảnh hưởng của chúng đến gốm Barititanat BaTiO3 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Mực LỤC Trang MỞ đẩu PHAN mọt TổHG QUAN TAI LlỆu I v i n é t vé' gđm k ĩ th u ật đ iệ n 1.1 N Gổm k ĩ th u ật đ iện h ữ n g khái niệm v ề g ố m a Gốm đ iện môi b Chất xeiĩhet đ iện c Chất áp điện I I T ỉta n a t đ ất hiéin 11.1 Titan dioxit (T1 O2 ) 11.2 Oxỉt đát hiêm (L112 O3 ) 11 11.3 Tuơng tác La203-Ti02 11 11.4 Cấu trúc pyroclo A2B2O7 14 I I I ôín b a r i tit a n a t 16 111.1 cáu trúc peropskit 16 111.2 Tương tác Ba0-Ti02 18 IV Các píttTtog pháp tổng hợp gớm b ột d itita n n a t nguyên tố đất hián L112 TÌ2O7 20 IV Phương pháp cổ điển 20 IV.2 Phương pháp kêt tủa 25 IV.3 Phương pháp tạo phức 28 IV.4 Phuơng pháp phân huỷ muổinitrat 32 IV.5 Quá trình nung thiêu kết để tạogốm 32 V Tổng hợp đơn tinh thể titanat NTBH 34 PHAN hai, 9ỔI IUCHG VÀ PHUCNG 36 pháp NGHIẻN cứu I Chuẩn bị hữá chất thiết bịnghiên cứu 36 1.1 Chuẩn bị hoá chất 36 1.1.1 Pha đung dịch EDTA 10_2M 36 1.1.2 Chuẩn bị đung dịch muối NTBH 36 1.1.3 Chuẩn bị dung dịch TĨC14 37 1.1.4 Các h o chất khác 1.2 Thiết bị nghiên cứu 39 PHẦN ba kbt quầ thảo luận 40 I Nghiên cứu phương pháp phân tán chấtphản ứng 40 1.1 Các phương pháp chuẩn bị mẩu 40 1.2 Nghiên cứu tính chátcủa hổnhợp ban đẩu 43 a Ẳnh kính hiển vi điện tử 43 b xác định thành phần, hoá học củahổn hợp 44 c Nghiên cứu phân huỷ nhiệt hổnhợp phân d B ộ n g học c ù a q u ứ n g 44 trình tạo thành pha sân phẩn La2TỈ2Ũ7 48 ĩ.3 Nhận xét 55 II Vai trò tác nhân kết tủa (OH , C2O42 , CO3 ) phán tán bột rấn T1 O2 vào đung địch [ L a ( N ) ỉ ] II.1 Phương pháp chuân bị mẩu 57 57 11.2 Nghiên cứu thành phần tính chất 1 hôn hợp ban đấu 59 N 6 h ậ n x é t I I I Vai trò tác nhân kết tủa (GH , C2 O4 , CO3 ) đối vái dCbg kết tủa III.1 Phương pháp chuẩn bị mẩu 67 67 111.2 Nghiên cứu thành phẩn tinh chất 70 hổn hợp ban đẩu 111.3 Nhận xét 78 IV.Tâbg bợp g¿m titanat NTBH La2TĨ207 79 IV Tổng hợp titanyloxalat NTBH 79 IV.2 Xác định thành phẩn nghỉén cứu tírih chất hổn hợp ban đẩu 79 a Thành phẩn hoáhọc 79 b Quá trinh phân hưỳ nhiệt 80 IV Chế tạo gôm khảo sát tínhchất a Thành phần hốhọc gốmLmTỈ207 b cáu trúc tinh thê’ 88 89 90 c Xác định vài thơng số vật lí IV.4 Nhận xét 92 94 V Thám dò buâe đẩu ảnh hưàng La2TĨ2Ỡ7 đến tính chất cỏa gắn bari tỉtanat(BaTi03) 95 v.l Ẳnh hưởng cùa nớng độ phụ gia La2TÌ2Ơ7 đến tinh cháít cửa gồm bari tỉtanat (BaTiOa) 95 V.2 Ảnh hưởng La2TÌ207 {Ln=La, Pr, Nd, Gd, Hữ, 7) dếh tính chát gịm bari titanat (BaTiOa) 99 PHAN BỠN Kẻr LUẬN 102 TÀI LIỆU THAM KHAO 103 PHỤ LỤC 113 - * - - - MỞ ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ cùa Khoa học kĩ thuật đặt nhiệm vụ to lớn dối với ngành Hoá học phải tạo vật liệu cấu trúc tính Vật liệu kĩ thuật điện có tính chất đa dạng như: cách điện, áp điện, bán dẩn, siêu dẩn Một loại nhà khoa học quan tâm gốm kĩ thuật điện có hệ gốm titanat nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Ngoài gán áp điện như: zirconat (PbZrOs), biết từ lâu, bari titanat (BaTiCb), PZT (dung dịch rắn cùa BaTi03 PbZr03) loại gốm dititanat đất (Lri2TÌ207 ) lưu ý vài thập kỉ gân có nhiều tính đặc biệt quí giá Từ nhũng năm 1940, BaTi03 đẵ tổng hợp nghiên cứu nhiều nuớc thể giới như:Liên xô, Bức, Nhật, Mỹ, Ấn độ Sau nhà khoa học khơng ngừng nghiên cứu để làm tốt tính chát cùa hệ gốm này, bắng cách thay ion Ba2+ bôi ion Pb2+, Ca2+, Sr2+, ion nguyên tố đát Ln3+ phần ion Ti4+ bẩng ion Sn4+, Hf*+, Zr4+ [2,10,15,20] Một hướng khác cùa nhà khoa học thêm lưpng nhỏ oxit Cr2Ü3, B1 O3 , La2Ũ3, Y2 O3 cấu tử có cấu trúc peropskỉt đê’ cải thiện tính chẩt điện BaTiCb [36,37,104,107, 108] Trong năm gần đây, với xu phát triển nghiên cứu nguyên tố đát hiéra, đầ nói tới tính chất ki diệu đititanat nguyên tố đát dạng L112 TÌ2 O7 Dạng tinh thê’ Ln2ĨÌ207 khác với cáu trúc lập phương peropskit tinh thê’ BaTi03 Tinh thê’ L112 TÌ2 O7 với cấu trúc dạng pyroclo có tính chát điện khác [36,41,55,66,80] - - * Hước ta có nguổn tài nguyên dổi vồ' quặng đất hiếm, nguớn sa khoáng chứa tỉtan (rutin, đên đẫ có nhiều cơng trình, nghiên cứu ímenhit) Cho nuớc nhẩm điểu chê’ TỈ02 oxit đất hiểm tủ nguổn tài nguyên Mục đích cổng trình chúng tỏi nghiêm cứu hai ván đề chính: Nghiên cứu phuang pháp tổng hợp gốm đititanat đát hiểm L112TÌ2O7 (Ln: La, Pr, Nd, Y) Nghiên cứu ảnh hưởng LmTiaO? đến tinh chất gôm bari titanat (BaTiOs) Chúng hi vọng rầng với kết nghiên cứu thu sê góp phần vào việc chọn phương pháp tổi ưa đẻ’ tổng hợp gổm L1Ì2TÌ2O7 - - PHAN MỘT f TONG QUAN TAX LlỆu I vài nét v ề qdm kĩ thiiAt điện 1.1 Nbũdg khái niệiB bàn vổ g^ío Gốm tên chung lcại vật liệu sản xuất theo quỉ trình: Từ phối liệu ban đầu nghiền mịn, trộn kĩ, tạo hỉnh, sấy khô, nung đến nhiệt độ kêt khối (còn gọi lả thiêu kệt) [9, 15] Căn củ vào đặc điểm cáu trúc hay ngiiờỉ ta phân nhiều loại khác nhau: lỉnh vục sử dụng mà Gốm xồp, gốm đặc, gốm hạt thơ, gốm mịn Theo thành phân hố học, có thổ phân vật liệu gôm: Gổm một, hai, ba hay nhiểu cấu tử Theo linh vục sử dụng gốm chia thành: ngói ), vật liệu chịu lửa, bền hố học, Gốm xây dụng (gạch, bền nhiệt, mĩ thuật, kĩ thuật Gốm kĩ thuật chia bốn loại: + Gổm kĩ thuật điện (bao gổm gổm điện môi, áp điện, bán dẩn, siẻu dẩn + Gốm từ (gổm từ mển, từ cứng ) + Gốm học (gốm cho thiết bị cát gọt, khuỷu động ) phận trục - 5- + Gổm kĩ thuật khác (bao gân gốm kim loại, gổm xổ p , gián thưỷ tinh ) Gẩn lại xuất vật liệu gốm sinh học đê’ tạo I phận cho thể sống như: giả, xương giả Gốm kĩ thuật điện, a Gốm đ iệ n m ối Chát điện môi (hay chất cách điện) vật liệu có độ dẩn điện rát bé ( II i; M V; ' i !ị ’ A» o rp] ii i n fc ik ii ấ il J I ỵ ' 4“ ? , I • V4 í 0*1 Ị ... titanat đất Ln? ?TiĩO? có d? ?y từ Pm3+ đến Lu3+, Y3 + mói có mạng lưới hồn chỉnh pyroclo cịn hợp chất từ La3 + đến Nd3+ pyroclo biến dạng (hệ đơn tà) Đặc trưng cùa tinh thể pyroclo khổng hợp thức... Mục đích cổng trình chúng tỏi nghiêm cứu hai ván đề chính: Nghiên cứu phuang pháp tổng hợp gốm đititanat đát hiểm L112TÌ2O7 (Ln: La, Pr, Nd, Y) Nghiên cứu ảnh hưởng LmTiaO? đến tinh chất gôm bari... nghiên cứu để làm tốt tính chát cùa hệ gốm n? ?y, bắng cách thay ion Ba2+ bôi ion Pb2+, Ca2+, Sr2+, ion nguyên tố đát Ln3 + phần ion Ti4+ bẩng ion Sn4+, Hf*+, Zr4+ [2,10,15,20] Một hướng khác cùa