1 mol chất màu C 6 H 8 O 7 H 2 O
3.1.1.Khảo sát tổng hợp chất màu xanh
Màu xanh lam chủ yếu đợc điều chế từ các hợp chất của coban. Có thể phân màu xanh coban thành hai loại là aluminat và silicat cùng các hợp chất khác. Màu xanh lam chủ yếu trên cơ sở aluminat cobalt CoAl2O4. Trong thị hiếu hiện nay, ngời tiêu dùng thờng thích gam màu có độ sáng tơi. Muốn cho chất màu tơi sáng hơn thì cần thay thế một phần Co2+ (3d7) bằng Zn2+ (3 d10) điều này lại có tác dụng làm giảm giá thành sản phẩm. Để tăng cờng độ màu xanh lá cây, tạo màu xanh đặc trng ngời ta lại tìm cách thay thế ion Al3+ trong CoAl2O4 . Cờng độ màu này tăng đáng kể khi dùng nguyên liệu ban đầu là các muối của Cr(III).
Để thu đợc chất bột màu có nhiều sắc thái màu khác nhau, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp spinen phức hợp, thay thế đồng thời cation hóa trị (II) và cation hóa trị (III) trong dung dịch rắn
Co1-xZnxAl2-yCryO4. Trong đó ion Al3+ (2s22p6), Zn2+(3d10) có cấu hình electron bền vững nên không gây màu, ion Co2+ (3d6), Cr3+(3d3) là những ion gây màu.
Các Spinen thuộc hệ lập phơng gồm CoAl2O4 hằng số mạng a =b =c = 8,10
Ao; ZnAl2O4 hằng số mạng a =b =c = 8,09 Ao; CoCr2O4 hằng số mạng a =b =c = 8,31 Ao và ZnCr2O4 hằng số mạng a =b =c = 8,34 Ao. Và α=β=γ=900[5], trong đó các ion Co2+ có cấu hình 3d7 (CoO, Co(OH)2 cho màu xanh), Cr3+ có cấu hình 3d3 (Cr2O3 cho màu lục) do có cầu hình cha bền vững, trong khi đó ion Al3+ cấu hình 2s22p6, Zn2+ cấu hình 3s23p63d10 tơng đối bền vững nên không gây màu. Theo Shannon giá trị bán kính của các ion trên đợc tham khảo nh bảng :
Bảng 3.1 : Bán kính ion theo (Shannon) của các ion
Kí hiệu Số phối trí Bán kính (A0) Sối phối trí Bán kính (A0)
Al3+ 4 - 6 0,57
Cr3+ 4 0,57 6 0,65
Co2+ 4 0,72 6 0,82
Zn2+ 4 0,83 6 -
Đã có nhiều công trình tổng hợp chất màu bằng các phơng pháp gốm truyền thống các tác giả đã đa Co2+, Zn2+ Cr3+ vào nền tinh thể spinen MgAl2O4. Do tinh thể MgAl2O4 không màu, khi thay thế Mg2+ bằng Co2+ đợc một số chất màu xanh (bảng 1.1) thành phần thay thế tối u ứng với công thức 0,5CoO.0,5MgO.Al2O3, hoặc từ tinh thể CoAl2O3 màu xanh coban thay thế một
phần Al3+ bằng Cr3+ để tạo nên các loại màu hồng đến màu đỏ tùy thuộc vào
mức độ thay thế. Công thức phối liệu một số màu dới men có nền tinh thể spinen với các ion kim loại đang đợc khảo sát nh sau:
Màu xanh da trời: 0,5CoO.0,5ZnO.Al2O3
Xanh xám 0,7CoO.0,3NiO.Al2O3
Màu lục 0,8Co.0,2Cr2O3.Al2O3
Nội dung của luận văn trong phần này bao gồm: 1.Tìm điều kiện tối u cho tổng hợp chất màu.
2. Khảo sát khả năng thay thế Co2+ bởi Zn2+ và Al3+ bởi Cr3+.
3. Khảo sát quá trình phản ứng tổng hợp chất màu bằng phơng pháp XRD và phân tích nhiệt.
4. Khảo sát độ bền nhiệt của chất màu.