Từ nền Zn0,9Co0,1O thay thế một phần Co bằng Zr ta được công thức mẫu: Zn0,9Co0,1-xZrxO.
Chúng tôi tiến hành cho 1 % ZrO2 vào được công thức mẫu mang màu như sau: Zn0,9Co0,09Zr0,01O.
Thành phần phối liệu của zincite mang màu được trình bày ở Bảng 3.1. (Chọn số mol ban đầu bằng 0,25 mol theo CoO).
Bảng 3.1. Thành phần phối liệu của mẫu zincite mang màu
Công thức mẫu Số mol ZnO (mol) Số mol CoO (mol) Số mol ZrO2 (mol) Khối lượng ZnO (g) Khối lượng Co2O3 (g) Khối lượng ZrO2 (g) Zn0,9Co0,09Zr0,01O 0,225 0,0225 0,0025 18,225 1,8675 0,3075 Các phối liệu được trộn và nghiền với nhau. Sau đó đem nung sơ bộ, ép viên và nung thiêu kết.
31
Hình 3.1. Quy trình tổng hợp chất màu xanh coban
Khảo sát nhiệt độ nung sơ bộ và nhiệt độ nung thiêu kết theo giản đồ DTG – DTA – TG:
Dựa vào giản đồ DTG – DTA – TG [8] như hình 3.2. Nghiền trộn Nghiền mịn Nung sơ bộ Nghiền mịn Ép viên dày 5 mm Nung thiêu kết Bột màu Phối liệu
32
Hình 3.2. Giản đồ DTG – DTA – TG của mẫu Zn0,9Co0,1O [8]
Giản đồ được tham khảo từ bài báo “ Synthesis of Wurtzite Nano-Crystalline ZnO – CoO pigment by High Energy Milling” [8].
Từ giản đồ ta thấy:
- Mẫu có peak mất khối lượng trong khoảng từ 100 đến 3000C, tương ứng với sự phân hủy mất nước.
- Mẫu có peak mất khối lượng trong khoảng 9000C, tương ứng với sự phân hủy của Co2O3.
Từ kết quả phân tích nhiệt cho thấy ở nhiệt độ 900 đến 10000C, phối liệu đã phân hủy hoàn toàn nên chúng tôi quyết định chọn nhiệt độ nung sơ bộ là 9000C, thời gian lưu là 1 giờ. Nhiệt độ nung tạo pha zincite có lẽ phải lớn hơn 10000C bởi vì trên đường DSC ( hay DTG) không thấy xuất hiện hiệu ứng thu nhiệt thật rõ rệt trong khoảng nhiệt độ từ 900 đến 10000C. Do vậy chúng tôi chọn nhiệt độ nung tạo pha zincite là 10000C lưu trong 3 giờ. Các kết quả đã khảo sát của chúng tôi cũng phù hợp với các kết quả đã công bố.
Tiến hành nung phối liệu:
Phối liệu sau khi nghiền được nung sơ bộ ở 9000C lưu trong 1 giờ để phân hủy các khoáng nhằm tạo các oxit hoạt tính, tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng pha
33
rắn xảy ra sau này. Sau khi nung sơ bộ mẫu được nghiền lại rồi đem nung thiêu kết ở 10000C trong 3 giờ. Sau đó đem đo XRD, kết quả được trình bày ở Hình 3.3.
Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu Zn0.9Co0,09Zr0,01O ở 10000
C – 3 giờ
Nhận xét:Trên giản đồ XRD không thấy xuất hiện các peak nhiễu xạ đặc trưng
của các pha có chứa zirconi và coban. Điều đó cho thấy lượng coban và zirconi bổ sung vào nguyên liệu ban đầu đã đi vào mạng lưới tinh thể của zincite, làm cho chất màu có màu sắc ổn định, có độ bền nhiệt cao và bền với các tác nhân hóa học khác. Để kiểm tra lại khẳng định trên chúng tôi đã nâng nhiệt độ bột màu lên 12000C lưu trong thời gian 3 giờ, kết quả như giản đồ Hình 3.4.
34
Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu Zn0,9Co0,09Zr0,01O ở 12000
C – 3 giờ
Kết quả từ giản đồ XRD cho thấy ở 12000C lưu trong 3 giờ, các peak vẫn không thay đổi như vậy khẳng định trên của chúng tôi về độ bền màu là đúng và hơp lí.