2.3.1. Phương phỏp tổng hợp spinen và chất màu
Trong phạm vi luận văn này, chỳng tụi tiến hành nghiờn cứu tổng hợp spinen bằng phương phỏp gốm truyền thống. Từ đú, chỳng tụi tiến hành nghiờn cứu tổng hợp chất màu trờn mạng tinh thể nền spinen thu được.
2.3.2. Phương phỏp phõn tớch nhiệt [8], [12], [15]
Nguyờn lý của phương phỏp là khi nung mẫu thỡ trong mẫu sẽ xảy ra những biến đổi về khối lượng, thành phần, cấu trỳc và cú thể xảy ra phản ứng húa học giữa cỏc thành phần trong mẫu ở một nhiệt độ nào đú. Khi những biến đổi đú xảy ra thường kốm theo cỏc hiệu ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Tất cả những hiệu ứng trờn được xỏc định và ghi trờn giản đồ. Từ kết quả ghi trờn giản đồ phõn tớch nhiệt cho phộp chỳng ta rỳt ra những kết luận bổ ớch về sự biến đổi của mẫu theo nhiệt độ nung.
Trong luận văn này giản đồ phõn tớch nhiệt cỏc mẫu được ghi trờn mỏy Labsys TG/DSC SETARAM (Phỏp) tại Khoa Hoỏ học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiờn, Đại học Quốc gia Hà Nội với tốc độ nõng nhiệt 10oC/phỳt, nhiệt độ nung cực đại là 1200oC.
Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xõy dựng từ cỏc nguyờn tử hay ion phõn bố đều đặn trong khụng gian theo một trật tự nhất định. Khi chựm tia X tới bề mặt tinh thể và đi sõu vào bờn trong mạng lưới tinh thể thỡ mạng lưới này đúng vai trũ như một cỏch tử nhiễu xạ đặc biệt. Cỏc nguyờn tử, ion bị kớch thớch bởi chựm tia X sẽ thành cỏc tõm phỏt ra cỏc tia phản xạ.
Hỡnh 2.1. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trờn mạng tinh thể.
Mối liờn hệ giữa khoảng cỏch hai mặt song song (d), gúc giữa chựm tia X với mặt phản xạ (θ) và bước súng (λ ) bằng phương trỡnh Vuff – Bragg:
2dsinθ = nλ (2.1) Trong đú: n: bậc nhiễu xạ (thường chọn n = 1)
Phương trỡnh Vulf - Bragg là phương trỡnh cơ sở để nghiờn cứu cấu trỳc tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trờn giản đồ (giỏ trị 2θ), cú thể suy ra d theo cụng
thức (2.1). Ứng với mỗi hệ tinh thể nhất định sẽ cho một bộ cỏc giỏ trị d phản xạ ở cỏc gúc quột xỏc định.
Kớch thước hạt của vật liệu tớnh theo phương trỡnh Scherrer [8] như sau:
β = 2θ1 − 2θ2
Hỡnh 2.2. Độ tự của pic nhiễu xạ gõy ra do kớch thước hạt
. . os k D c λ β θ = (2.2)
Trong đú: k: hằng số tỷ lệ cú giỏ trị xấp xỉ 1
β : độ rộng nửa chiều cao pic nhiễu xạ FWHM (radian)
D: kớch thước tinh thể (nm)
Theo nguyờn tắc này, để xỏc định thành phần pha của mẫu bột, người ta tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ tia X của nú. Sau đú so sỏnh cỏc cặp giỏ trị d, θ của cỏc pic đặc trưng của mẫu với cặp giỏ trị d, θ của cỏc chất đó biết cấu trỳc tinh thể thụng qua ngõn hàng dữ liệu hoặc Atlat phổ.
Trong luận văn này cỏc mẫu được đo trờn mỏy D8 Advance, Brucker với tia phỏt xạ CuKα cú bước súng λ = 1,5406 Å, gúc quột từ 10o đến 80o.
2.3.4. Phương phỏp phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến (UV-Vis) [4], [8], [12]
Phổ UV-Vis là cụng cụ phổ biến và đơn giản để nghiờn cứu cấu trỳc. Phương phỏp này cú thể phỏt hiện sự hỡnh thành liờn kết dị tố kiểu M-O-M’ những pha tinh thể rất nhỏ (vụ định hỡnh) hay sản phẩm vụ định hỡnh khụng phỏt hiện được bằng phương phỏp XRD bột thụng thường.
Nguyờn tắc của phương phỏp này là khi chiếu chựm ỏnh sỏng cú bước súng từ vựng tử ngoại đến khả kiến (cú thể hồng ngoại gần) thỡ sẽ cú sự hấp thụ ỏnh sỏng dẫn đến sự kớch hoạt điện tử từ O2− → Mn+ tạo ra cỏc dải hấp thụ trong vựng kớch thớch. Trạng thỏi của kim loại khỏc nhau (vớ dụ ở dạng oxide, spinel, petrokite ) thỡ sẽ cho dải hấp thụ khỏc nhau.
2.3.5. Phương phỏp đo màu [7], [13]
Trong cỏc lĩnh vực chuyờn sõu, màu sắc được biểu diễn một cỏch định lượng trờn nhiều hệ tọa độ khụng gian khỏc nhau. Chẳng hạn: hệ toạ độ RGB (Red Green Blue), CIE XYZ, CIE Luv, CIE L*a*b*,…. Trong đú, hệ tọa độ màu CIE L*a*b* biểu diễn màu sắc đồng đều theo cỏc hướng trong hệ tọa độ khụng gian ba trục L*, a*, b* nờn đó được tổ chức CIE chọn sử dụng chớnh thức từ năm 1976.
Màu sắc được đỏnh giỏ một cỏch định lượng bằng phương phỏp đo màu. Để đo màu cần phải cú một nguồn sỏng, vật quan sỏt và thiết bị thu nhận. Vật cần đo màu được chiếu sỏng bằng bức xạ liờn tục phỏt ra từ một đốn tiờu chuẩn D65. Ánh sỏng phản xạ từ bề mặt vật ở một hướng xỏc định được truyền qua bộ lọc (gồm ba kớnh lọc màu tiờu chuẩn: đỏ, xanh lỏ cõy, xanh nước biển) trước khi đi tới thiết bị
cảm biến. Tớn hiệu cảm nhận về cỏc màu cơ bản (đỏ, xanh lỏ cõy, xanh nước biển) thu được nhờ thiết bị cảm biến quang điện sau đú được chuyển thành tớn hiệu số. Tớn hiệu số được lưu trữ trong thiết bị phõn tớch đa kờnh MCA (Multi Channel Analyzer). Kết quả thu được là một bộ cỏc chỉ số L*, a*, b*.
Trong đú:
L*: độ sỏng tối của màu, L* cú giỏ trị nằm trong khoảng 0 ữ 100 (đen - trắng).
a*: a* > 0 màu đỏ, a* < 0 màu xanh lục. b*: b* > 0 màu vàng, b* < 0 màu xanh nước biển.
Như vậy, trong hệ toạ độ màu CIE L*a*b*, mỗi màu được xỏc định bởi bộ ba giỏ trị L*, a*, b*. Sự khỏc nhau giữa 2 màu bất kỡ được xỏc định bởi mođun vectơ ∆E:
∆E = [(∆L*)2+(∆a*)2+(∆b*)2]1/2 Hỡnh 2.3. Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE L*a*b* [7], [21]
Cỏc mẫu nghiờn cứu của luận văn được đo màu bằng thiết bị Micromatch Plus của hóng Instrument (Anh) tại phũng thớ nghiệm của nhà mỏy men Frit - Huế. Độ phõn giải của thiết bị là 0,01.
2.3.6. Phương phỏp đỏnh giỏ chất lượng màu trờn men gạch [7], [13]
Chất lượng của màu men gạch sau khi nung được đỏnh giỏ theo cỏc tiờu chớ quan trọng, đú là: độ phõn tỏn của chất màu trong men, màu sắc của men màu sau nung và độ ổn định màu theo nhiệt độ nung. Màu men gạch được đỏnh giỏ màu sắc qua việc đo cỏc giỏ trị đặc trưng màu sắc (L*, a*, b*).
Độ phõn tỏn màu trong men: được đỏnh giỏ qua quan sỏt màu sắc phõn bố trong men cú đồng đều khụng, cú gõy khuyết tật trờn mặt men khụng.
2.3.7. Phương phỏp chuẩn độ complexon [6]
Trong luận văn này, hàm lượng oxit ZnO trong nguyờn liệu ban đầu được kiểm tra lại bằng phương phỏp chuẩn độ complexon.
Xỏc định hàm lượng ZnO
Cõn a (g) nguyờn liệu (ZnO hoặc Zn(OH)2 phũng thớ nghiệm), hũa tan bằng HCl 1:2 rồi định mức thành 100mL (dung dịch A).
Lấy 5mL dung dịch A vào bỡnh tam giỏc dung tớch 100mL, thờm vào 5mL dung dịch đệm amoni (pH = 9 ữ 10) và vài giọt chỉ thị Eriocrom đen T. Chuẩn độ bằng dung dịch EDTA cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh nước biển, thể tớch EDTA tiờu tốn là V (mL).
Hàm lượng ZnO được tớnh theo cụng thức: V.C 1000 100 81 % 100 1000 5 1000 M ZnO a = ì ì ì ì
Trong đú: CM là nồng độ mol.L-1 của dung dịch EDTA.