TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH TỪ DUNG DNCH CƠ SỞ LÝ THUYẾT pot

-Cơ sở lý thuyết: + bản chất phản ứng trong dung dịch+ giản đồ pha của hệ trong dung dịch + lý thuyết quá trình kết tinh Æ Tính chất sản phẩm phụ thuộc: mức độ quá bão hòa trong dung dịc

-Cơ sở lý thuyết: + bản chất phản ứng trong dung dịch

+ giản đồ pha của hệ trong dung dịch + lý thuyết quá trình kết tinh

Æ Tính chất sản phẩm phụ thuộc: mức độ quá bão hòa trong dung dịch, tốc độ tạo mầm – phát triển mầm, tốc độ khuếch tán đến bề mặt kết tinh….

TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT

TINH TỪ DUNG DNCH

ÁP DỤNG

Dùng để chế tạo vật liệu ở dạng hạt với kích thước khác nhau,

từ đơn tinh thể lớn đến dạng bột phân tán siêu mịn.

CÁC PHƯƠNG PHÁP

Kết tinh từ dung dịch bão hòa

Phương pháp kết tủa hóa học trong dung dịch

Phương pháp kết tinh từ dung dịch các chất nóng chảy (đọc)

Phương pháp sol –gel

Phương pháp chế hóa thủy nhiệt (đọc)

PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC

Dựa vào phản ứng giữa các chất tham gia phản ứng để tạo ra chất có độ hòa tan nhỏ nhất trong môi trường phản ứng – tách ra khỏi hệ dưới dạng chất kém tan

CaCl2 + Na2CO3 Æ CaCO3↓ + CaCl2

NaAlO2 + 2 H2O Æ Al(OH)3 ↓ + NaOH

SiCl4 + O2 Æ SiO2 + Cl2↑

Æ Phản ứng hóa học xảy ra để tách chất kém tan là

phản ứng trao đổi, thủy phân, hay oxi hóa – khử.

PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC

Quá trình kết tủa: gồm ba giai đoạn

-Tạo mầm

-Phát triển tạo hạt sơ cấp

-Già hóa kết tủa

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HĨA

HỌC ĐIỀU CHẾ Al 2 O 3 Phương pháp Bayer

boxit Dd NaOH nóng Natri aluminat

Al(OH)3 t 0 Al 2 O 3

Ỉ Phương pháp kết tủa hĩa học tập trung vào khâu

chế biến Natri aluminat thành Al(OH) 3

Cĩ 2 phương pháp: cacbonat hĩa và dihydrat hĩa

dung dịch aluminat

Tính chất của dung dịch aluminat

-Là hệ gồm 3 cấu tử Al 2 O 3 – Na 2 O – H 2 O

-Là hệ đồng nhất, độ bền vững phụ thuộc thành

phần, modun kiềm αk , môi trường, nhiệt đô

3 2

2

%

%

645 ,

1

O Al

O

Na

k =

α

αk tăng Æ giảm quá bão hòa Al 2 O 3 Æ tăng độ bền vững

- Dung dịch aluminat là phức đơn nhân tích điện của ion nhôm: AlO - , Al(OH) - , AlO(OH) - , Al(OH) 2H O - …

Tạo kết tủa Al(OH) 3 bằng phương pháp cacbonat

Æ Modun kiềm giảm dần Æ tạo kết tủa Al 2 O 3 .3H 2 O

ÆMức độ tạo pha rắn phụ thuộc vào mức độ cacbonnat hóa

ÆYếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt là nhiệt độ và mầm tinh thể

Tạo kết tủa Al(OH) 3 bằng phương pháp cacbonat

-Nhiệt độ t>800C và có mầm thì cho hạt tinh thể

lớn, nhiệt độ thấp tạo hạt nhỏ

-Không nên cacbonat hóa đến cùng vì silic dễ kết

tủa cùng nhôm làm giảm độ sạch của sản phNm

Tạo kết tủa Al(OH) 3 bằng thủy phân khi có mầm

Nguyên tắc: thực hiện phản ứng thủy phân bằng nước và

có chất tạo mầm chính là sản phNm thủy phân tuần hoàn

Æ Dung dịch aluminat được khuấy trộn liên tục một thờigian khi có mặt các hạt kết tủa Al2O3.3H2O

Điều kiện phản ứng:

- N hiệt độ >700C

-Lượng mầm ≈ 1,4 -1,5 lần lượng Al2O3 trong dd aluminatÆlượng kết tủa thu được khi thủy phân chia 2 phần: phầntạo mầm (70%) + phần lọc rửa lấy sản phNm (30%)

Tạo kết tủa Al(OH) 3 bằng thủy phân khi có mầm

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

-Nhiệt độ

-Nồng độ dung dịch aluminat

-Modun kiềm

-Lượng mầm hồi lưu

-Thời gian thủy phân

-Điều kiện quá trình liên tục hay gián đoạn

-Khuấy trộn…

PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL

Hệ phân tán = dung môi + chất tan

( môi trường phân tán chất phân tán)

m = m dm (lượng lớn) m ct (lượng nhỏ )

Rắn Lỏng Khí

Rắn Lỏng Khí

Khái niệm:

PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL

Sol: là một dung dịch keo chứa các tiểu phân có

kích thước từ 1 – 100nm phân tán trong dung dịch

Gel: sự đông tụ (ngưng tụ) của sol thành một khối

đông cứng ở trạng thái rắn – nửa rắn, khi đó vẫn còn giữ dung môi trong hệ (thường dưới dạng polime)

Ætạo một sol ở dạng phân tán keo

Ætạo gel do tăng nồng độ phân tán và phát triển

thành dạng đông tụ

Æ chế hóa gel thu được sản phẩm

Nguyên tắc phương pháp sol - gel

PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL

Quá trình tạo sol dựa trên :

-Phân tán chất rắn trong dung môi tạo

dd keo hay sử dụng một dd keo

-Dùng dung môi thủy phân tiền chất để

tạo hệ keo (Thủy phân muối hay ankoxit

Quy trình sol -gel

CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH SOL - GEL

Các phản ứng thủy phân

Phản ứng thủy phân của muối kim loại đa hóa trị

Æ Sự thủy phân ngưng tụ tạo các hệ keo, gel.

CHẾ TẠO SỢI QUANG HỌC SiO 2

Nguyên liệu : Hóa chất tinh khiết Si(OR) 4 trong đó R là

CH 3 - C 2 H 5 - ….

Phản ứng thủy phân :

Giai đoạn ngưng tụ acid silicxic Si(OH) 4 tạo các liên kết :

ÎKhi ngưng tụ đạt kích thước xác định : tạo hạt keo

Î Cho dung dịch sol chảy qua khuôn Æ tạo gel

ÎTừ gel kéo sợi

ÎSấy khô để đuổi dung môi (H2O, CH3OH)

ÎN ung thu SiO2

ZEOLITE – PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP

Cấu trúc cơ bản của

zeolite là tứ diện

ZEOLITE – PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP

Zeolite L, BEA: Zeolite

Beta, GIS: Gismondine,

MFI: ZSM-5 (Zeolite

Socony Mobile No 5),

Qui trình tổng hợp thông thường

Phương pháp tổng hợp:

-Đi từ silicat và aluminat

-Đi từ nguồn tự nhiên, biến tính các khoáng alumosilicat như cao lanh, bentonit

Tổng hợp zeolite NaA từ cao lanh

-Hình thành gel alumosilicat

Hình thành gel khi có template

Kết luận:

Phương pháp sol – gel dùng để điều chế vật liệu cao cấp, có độ tinh khiết cao Æ đắt tiền

Tùy tính chất của sản phẩm có thể tiến hành trong:

- môi trường nước, dung môi hữu cơ

- ở nhiệt độ thường , p thường

- ở nhiệt độ cao (chế hóa thủy luyện)

- p cao