Nghiên cứu tổng hợp chất màu vàng cacrxmo1 xo4 sử dụng cho gốm sứ (tt)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và ch

Trang 1

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN THÀNH SƠN

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT MÀU VÀNG

Chuyên ngành : HÓA VÔ CƠ

Mã số : 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRẦN DƯƠNG

Thừa Thiên Huế, năm 2016 Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công

bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Sơn Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới thầy giáo - TS Trần Dương lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất Thầy là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo Khoa Hóa học và Phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; các bạn học viên đã giúp

đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều kiện

để tôi học tập, nghiên cứu hoàn thành tốt bản luận văn

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình, đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình

Thừa Thiên Huế, tháng 9 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Sơn

Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa - i

Lời cam đoan - ii

Lời cảm ơn - iii

Mục lục - 1

Chữ viết tắt và danh mục ký hiệu các mẫu - 4

Danh mục các bảng biểu - 5

Danh mục các hình vẽ - 6

MỞ ĐẦU - 7

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT - 9

1.1 Khái quát về gốm sứ - 9

1.1.1 Vật liệu gốm sứ - 9

1.1.2 Gốm truyền thống - 9

1.1.3 Gốm kỹ thuật - 10

1.2 Khái quát về chất màu cho gốm sứ - 10

1.2.1 Màu sắc và bản chất màu sắc của khoáng vật - 10

1.2.2 Nguyên nhân gây màu của khoáng vật - 10

1.2.3 Một số tiêu chuẩn để đánh giá chất màu tổng hợp cho gốm sứ - 13

1.2.4 Cơ sở hóa lí về tổng hợp chất màu cho gốm sứ - 13

1.2.5 Các nguyên tố gây màu và một số oxit tạo màu phổ biến - 14

1.2.6 Phân loại màu theo vị trí giữa men và màu - 15

1.3 Phản ứng giữa các pha rắn - 16

1.3.1 Phản ứng giữa các pha rắn theo cơ chế khuếch tán Wagner - 16

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng giữa các pha rắn - 18

Trang 5

1.3.3 Dung dịch rắn thay thế và dung dịch rắn xâm nhập - 19

1.4 Chất màu trên cơ sở mạng lưới tinh thể powellite - 20

1.4.1 Cấu trúc của mạng tinh thể powellite - 20

1.4.2 Các phương pháp tổng hợp powellite - 21

1.4.3 Tình hình tổng hợp chất màu trên mạng lưới tinh thể powellite - 22

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 23

2.1 Đối tượng nghiên cứu - 23

2.2 Nội dung nghiên cứu - 23

2.2.1 Chuẩn bị phối liệu - 23

2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp màu vàng CaCrxMo1-xO4 - 24

2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Cr(VI) - 24

2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung - 24

2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu - 24

2.2.6 So sánh màu vàng của Cr-powellite với Pr-zircon - 24

2.2.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu - 24

2.2.8 Khảo sát khả năng thay thế đồng hình của Mo6+ bằng Cr6+ - 24

2.3 Phương pháp nghiên cứu - 25

2.3.1 Phương pháp tổng hợp chất màu - 25

2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) - 25

2.3.3 Phương pháp đo màu - 26

2.3.6 Phương pháp đánh giá chất lượng màu trên men gạch - 27

2.4 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất - 27

2.4.1 Dụng cụ - 27

2.4.2 Thiết bị - 28

2.4.3 Hóa chất - 28

Trang 6

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 29

3.1 Chuẩn bị phối liệu - 29

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bột màu - 32

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Cr(VI) - 32

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung - 36

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu - 38

3.3 So sánh màu vàng của Cr-powellite và Pr-zircon - 41

3.4 Khảo sát khả năng thay thế của Cr 6+ vào mạng tinh thể CaMoO 4 - 41

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ - 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 46 PHỤ LỤC - P1

Trang 7

CHỮ VIẾT TẮT VÀ DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC MẪU

PTN : Phòng thí nghiệm

XRD : X – ray diffraction

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 Bảng 1.1 Màu tia bị hấp thụ và màu tia ló trong vùng khả kiến 10

2 Bảng 1.2 Sự chuyển dời các electron giữa các obitan 12

3 Bảng 3.1 Thành phần mol của crom trong các mẫu 29

4 Bảng 3.2 Thành phần phối liệu của các mẫu từ Cr1 đến Cr4 29

5 Bảng 3.3 Độ rộng bán phổ () ứng với pic cực đại (CPSmax) của

6 Bảng 3.4 Kết quả đo màu của các mẫu màu vàng Cr1, Cr2, Cr3,

Cr4

35

các mẫu Cr1-850, Cr1-900, Cr1-950, Cr1-1000

37

8 Bảng 3.6 Kết quả đo màu của mẫu Cr1-850, Cr1-900, Cr1-950,

Cr1-1000

38

các mẫu Cr1-1h, Cr1-2h, Cr1-3h

38

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1 Hình 1.1 Sơ đồ phản ứng giữa MgO và Al2O3 17

2 Hình 1.2 Tế bào mạng lưới tinh thể powellite 20

3 Hình 1.3 Sơ đồ tổng hợp theo phương pháp gốm truyền thống 21

4 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên mạng tinh thể 25

5 Hình 2.2 Độ tù của pic nhiễu xạ gây ra do kích thước hạt 26

6 Hình 2.3 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE 27

7 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp màu vàng CaCrxMo1xO4 30

8 Hình 3.2 Quy trình thử nghiệm màu men trên gạch 32

9 Hình 3.3 Giản đồ XRD của các mẫu màu vàng Cr1, Cr2, Cr3, Cr4 33

Cr1-1000

36

Cr1-1000

37

Cr1-950, Cr1-1000

37

Trang 10

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ đã phát triển từ rất lâu, từ thời thượng

cổ nước ta đã nổi tiếng với những làng gốm như Bát Tràng, Hương Canh, Móng Cái, Biên Hòa … Đó là những cơ sở sản xuất gốm mỹ nghệ với những kỹ thuật còn rất thô sơ

Trong đời sống xã hội ngày nay, các sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ dân dụng và gốm sứ công nghiệp không những rất đa dạng, phong phú về chủng loại, mẫu mã và hình dáng mà còn được trang trí, phủ các loại chất màu khác nhau với nhiều hoa văn rất tinh tế làm cho giá trị thẩm mỹ của sản phẩm được nâng lên rất cao Nghệ thuật trang trí các sản phẩm gốm sứ bằng các chất màu đã và đang được phổ biến rất rộng rãi và ngày càng được hoàn thiện nâng lên một tầm cao mới Vì vậy, ngành công nghiệp gốm sứ đang có những bước phát triển mạnh mẽ

Một sản phẩm gốm sứ không chỉ được đánh giá qua chất lượng xương gốm

mà còn phải đẹp, bắt mắt Chất màu là yếu tố quan trọng quyết định tính thẩm mỹ của sản phẩm Trong thực tế việc sản xuất màu cho men gốm không phải là một vấn

đề nan giải hay gặp phải những vướng mắc khác, với điều kiện tài nguyên thiên nhiên rất phong phú như nước ta hiện nay thì vẫn chưa có một công ty hay một xí nghiệp nào đứng ra tổ chức sản xuất loại chất màu này trong lúc đó ta phải nhập ngoại với giá rất đắt Điều đó làm giảm đi vị thế cạnh tranh đối với các doanh nghiệp trong nước do họ bỏ vào chi phí đầu tư cho việc nhập ngoại màu gốm sứ quá cao

Bản chất của các chất màu cho gốm sứ là các pigment khoáng chịu nhiệt được kết hợp với các thủy tinh dễ chảy hoặc với các phối liệu của gốm sứ hay là thủy tinh có thành phần đặc biệt Như vậy các pigment là thành phần cơ bản của chất màu cho gốm sứ và chúng thường có cường độ màu cao

Trên thị trường hiện nay, mức tiêu thụ các sản phẩm gốm sứ đều tăng mạnh

là do các sản phẩm này đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe của người tiêu dùng về mẫu mã, chủng loại đặc biệt là màu sắc trang trí Chất màu được tổng hợp theo

Trang 11

thành phần và nguyên liệu ban đầu hay trên các hệ tinh thể đáp ứng được khả năng bền màu, bền nhiệt, bền cơ và cho ra nhiều màu sắc khác nhau

Các chất màu sử dụng cho sản xuất gốm sứ cần có cấu trúc mạng lưới tinh thể nền bền thường gặp như: mullite (3Al

2O

3.2SiO

2), corundum (Al

2O

3), spinel (ZnFe

2O

4), cordierite (2MgO.2Al

2O

3.5SiO

2), grenat (3CaO.Al

2O

3.SiO

2), … với việc thay thế một phần các ion M2+, M3+ trong cấu trúc mạng lưới của các chất nền bằng các ion M2+, M3+ có khả năng phát màu như: Cu2+, Cr3+, Co3+, Ni2+, Mn2+, Fe3+, …

sẽ tổng hợp được nhiều chất màu có độ bền cao, phù hợp với các yêu cầu của chất màu gốm sứ Chất màu được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp gốm truyền thống, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp khuếch tán rắn - lỏng, phương pháp sol – gel, … Chỉ mới gần đây, chất màu trên nền tinh thể cấu trúc powellite mới được một số tác giả nghiên cứu tổng hợp và sử dụng

Trong lĩnh vực chất màu gốm sứ, màu vàng luôn được quan tâm, vì nó là một trong số các màu cơ bản dùng để trang trí làm tăng tính thẫm mĩ của sản phẩm gốm sứ Ngày nay, người ta dùng các chất màu như Pr-ZrSiO4, (Bi, Ca, Zn)VO4, Oxit ceri-gadolini pha tạp Mo, [23], [26], [29], [30] để thay thế cho các chất màu vàng thường dùng trước đây như PbCrO4, Pb2Sb2O7, CdS do sự tác động đến môi trường của các nguyên tố Pb, Sb, Cd, Cr Song đáng tiếc là các chất màu trên có giá thành cao do sử dụng các nguyên tố đất hiếm, để hạ giá thành một hệ màu mới được phát triển trên nền powellite CaMoO4 bằng cách pha tạp Cr [28] Đây là chất màu dưới men nên sự ảnh hưởng của Cr đến môi trường là rất hạn chế

Từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chất

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	428,39 KB