ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VÕ THỊ NGỌC HÀ TỔNG HỢP CHẤT MÀU GỐM SỨ Mg2-xCoxP2O7 TRÊN NỀN Mg2P2O7 CHU ÊN NGÀNH: HĨA VƠ CƠ M SỐ: 60.44.01.13 Demo Version - Select.Pdf SDK LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN DƯƠNG Thừa Thiên Huế, năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu ghi luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Thừa Thiên Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả luận văn Võ Thị Ngọc Hà Demo Version - Select.Pdf SDK ii LỜI CẢM ƠN Những lời luận văn này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS TRẦN DƯƠNG, trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ mơn Hóa Vơ q Thầy Cơ khoa Hóa trường Đại học Sư phạm Huế giúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình tơi tiến hành thực nghiệm Khoa Hóa Tơi xin cảm ơn động viên vật chất tinh thần gia đình, bạn bè để tơi vượt qua thử thách trình nghiên cứu thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Thừa Thiên Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả luận văn Võ Thị Ngọc Hà Demo Version - Select.Pdf SDK iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Commision Internationale Eclierege CIE (Tổ chức quốc tế chiếu sáng) CIE L*a*b* L* Hệ tọa độ màu L*a*b* Biểu diễn độ sáng tối màu, L* có giá trị nằm khoảng ÷ 100 (đen ÷ trắng) a* a* biểu diễn màu sắc trục: xanh lục (-)  (+) đỏ b* b* biểu diễn màu sắc trục: xanh nước biển (-)  (+) vàng RGB Red Green Blue (Hệ tọa độ màu đỏ - xanh – xanh da trời) XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) FWHM Full Width at Half Maximum (Độ rộng bán phổ) Demo Version - Select.Pdf SDK iv MỤC LỤC Trang phụ bìa i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .3 Cấu trúc luận văn DemoQUAN Version - Select.Pdf SDK Chương TỔNG 1.1 Khái quát gốm sứ 1.2 Khái quát chất màu cho gốm sứ 1.2.1 Màu sắc chất màu sắc khoáng vật [9,10] 1.2.2 Nguyên nhân gây màu khoáng vật .5 1.2.2.1 Sự chuyển electron nội 1.2.2.2 Sự chuyển electron nguyên tố tinh thể 1.2.2.3 Sự chuyển electron khuyết tật mạng lưới tinh thể 1.2.3 Một số tiêu chuẩn đánh giá chất lượng màu tổng hợp cho gốm sứ 1.2.4 Cơ sở hóa lý tổng hợp chất màu cho gốm sứ .7 1.2.5 Các nguyên tố gây màu số oxit tạo màu phổ biến 1.2.5.1 Các nguyên tố gây màu 1.2.5.2 Một số oxit tạo màu phổ biến .8 1.2.6 Phân loại màu theo vị trí trang trí men màu .10 1.3 Phản ứng pha rắn 13 v 1.3.1 Phản ứng pha rắn theo chế khuếch tán Wagner 13 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng pha rắn 14 1.3.3 Dung dịch rắn thay dung dịch rắn xâm nhập 16 1.4 Tình hình tổng hợp chất màu mạng photphat kim loại 17 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 17 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 17 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Mục tiêu đề tài 19 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp chất Mg2P2O7 19 2.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến trình tạo pha .19 2.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu đến trình tạo pha .19 2.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng lực ép viên đến trình tạo pha 19 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu Mg2-xCoxP2O7 Mg2P2O7 19 2.2.3 Xác định đặc trưng sản phẩm chất màu .20 2.2.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột màu 20 Select.Pdf SDK 2.2.4.1 Thử Demo màu sảnVersion phẩm trên- men gốm 20 2.2.4.2 Khảo sát cường độ màu, khả phát màu men 20 2.3 Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Tổng hợp chất Mg2P2O7 20 2.3.2 Phương pháp phân tích nhiệt (DTG-DSC) 21 2.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 22 2.3.4 Phương pháp đo màu .24 2.3.5 Phương pháp đánh giá chất lượng bột màu .25 2.4 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 26 2.4.1 Hóa chất 26 2.4.2 Dụng cụ 26 2.4.3 Thiết bị 26 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .27 3.1 Nghiên cứu tổng hợp chất Mg2P2O7 27 3.1.1 Tổng hợp chất Mg2P2O7 27 vi 3.1.1.1 Khảo sát nhiệt độ nung đến trình tạo pha .28 3.1.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lưu 30 3.1.1.5 Khảo sát ảnh hưởng lực ép viên 31 3.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu Mg2-xCoxP2O7 Mg2P2O7 .32 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thành phần phối liệu đến màu sắc sản phẩm 32 3.2.2 Thành phần pha chất màu 35 3.2.3 Thử màu men gốm 36 3.2.3.1 Thử màu sản phẩm men gốm 36 3.2.3.2 Khảo sát cường độ màu, khả phát màu men 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 Kết luận 38 Kiến nghị .38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC Demo Version - Select.Pdf SDK vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tia bị hấp thụ màu tia ló vùng khả kiến .5 Bảng 1.2 Một số thông số mạng tinh thể thông dụng .8 Bảng 1.3 Một số chất màu tổng hợp bền nhiệt sử dụng cho gạch ốp lát 12 Bảng 2.1 Thành phần phối liệu men 25 Bảng 3.1 Gía trị FWHM, cường độ pic nhiễu xạ (Linmax) kích thướchạt tinh thể (D) ứng với mặt (311) mẫu H2, H3 30 Bảng 3.2 Gía trị FWHM, cường độ pic nhiễu xạ (Linmax) kích thướchạt tinh thể (D) ứng với mặt (311) mẫu T1, T2, T3 31 Bảng 3.3 Gía trị FWHM, cường độ pic nhiễu xạ (Linmax) kích thướchạt tinh thể (D) ứng với mặt (311) mẫu E1, E2, E3 32 Bảng 3.4 Công thức mẫu chất màu .32 Bảng 3.5 Thành phần phối liệu mẫu chất màu Mg2-xCoxP2O7 33 Bảng 3.6 Kết đo màu mẫu men M1, M2 M5 37 Demo Version - Select.Pdf SDK viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ phản ứng ZnO Fe2O3 14 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp chất Mg2P2O7 21 Hình 2.2 Một dạng giản đồ DSC tiêu biểu .22 Hình 2.3 Hiện tượng nhiễu xạ tia X tinh thể 23 Hình 2.4 Độ tù pic nhiễu xạ gây kích thước hạt .23 Hình 2.5 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE L*a*b* 25 Hình 2.6 Quy trình thử nghiệm màu men 26 Hình 3.1 Kết tủa thu sau sấy khô 27 Hình 3.2 Giản đồ TG-DSC mẫu phối liệu tiền chất 28 Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu H1, H2, H3 29 Hình 3.4 Giản đồ XRD mẫu T1, T2, T3 .30 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu E1, E2 E3 31 Hình 3.6 Màu sắc mẫu M1, M2, M3, M4, M5 sau sấy lò điện 34 Hình 3.7 Màu sắc mẫu M1, M2, M3, M4, M5 sau nung sơ 34 Demo - Select.Pdf Hình 3.8 Màu sắc cácVersion mẫu M1, M2, M3, M4, M5SDK sau nung thiêu kết 1100 , 3h 34 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu M1 M5 .35 Hình 3.10 Các mẫu M1, M2, M5 sau tráng men .36 ix MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong đời sống xã hội ngày nay, sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ dân dụng gốm sứ công nghiệp đa dạng phong phú mẫu mã, chủng loại hình dáng mà trang trí, phủ loại chất màu khác với nhiều hoa văn tinh tế làm cho giá trị thẩm mĩ sản phẩm nâng lên cao Nghệ thuật trang trí sản phẩm gốm sứ chất màu phổ biến rộng rãi ngày hoàn thiện nâng lên tầm cao mới.Ngành sản xuất gốm sứ giới Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt ngành sản xuất gạch ốp lát ceramic granite Trong năm gần đây, mức tiêu thụ sản phẩm gốm sứ tăng mạnh, nguyên nhân sản phẩm đáp ứng tốt yêu cầu khắt khe người dùng mẫu mã, chủng loại đặc biệt màu sắc trang trí Trong lĩnh vực gốm sứ, chất màu đóng vai trò quan trọng, định tính thẩm mỹ sản phẩm, làm cho sản phẩm gốm sứ thêm đa dạng Song chi phí màu cho sản xuất gốm sứ lớn, chiếm 20% chi phí cho nguyên liệu;do phần lớn lượng men frit Demo Version - Select.Pdf SDK toàn lượng chất màu để sản xuất gạch ốp lát phải nhập ngoại với giá thành cao Điều làm hạn chế lớn vấn đề chủ động nguyên liệu, dẫn đến giá thành sản phẩm cao, làm giảm khả cạnh tranh sản phẩm gốm sứ Việt Nam thị trường nước giới Chất màu chia thành hai nhóm Khác với chất màu hữu cơ, chất màu vơ có ưu điểm bền với môi trường, thời tiết, ánh sáng, nhiệt độ bột màu vô phân tán dạng hạt rắn, mịn không tan môi trường mà chúng tạo màu, nên tính chất khả ứng dụng phụ thuộc nhiều vào tính chất cỡ hạt Điều quan trọng chất màu ổn định nhiệt kết hợp hai hay nhiều tinh thể oxit kim loại khác Sự phong phú màu sắc chất màu cung cấp điển hình kim loại chuyển tiếp 3d (Mn, Fe, Co, Ni, Cu) Do vậy, sựpha tạp ion kim loại vào cấu trúc tinh thể chất cho phép thu màu chuẩn tươi sáng Những chất liệu dựa photphat kim loại nghiên cứu dồi linh hoạt cấu trúc thành phần Do vậy, chúng ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực cụ thể: xúc tác; lượng chất điện môi, vật liệu chịu nhiệt, cảm biến, tượng phát quang, nam châm, điện hóa học, ; y tế ví dụ chất liệu chế tạo phận nhân tạo thể người (canxi photphat), Trong đó, ứng dụng điều chế chất màu vơ quan trọng có ý nghĩa lớn photphat bền hóa chất với môi trường dễ phản ứng.Những chất màu tổng hợp photphat đánh giá ổn định nhiệt, cho hiệu nhuộm màu, lên màu tốt sản phẩm gốm sứ Những dung dịch rắn Co Mg điphotphat với công thức Mg2-xCoxP2O7 phát lần việc lựa chọn nhằm giảm tính độc hại chất màu gốm sứ có màu xanh Với mục tiêu tổng hợp tạo chất màu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, giảm giá thành sản xuất, nhằm tăng khả xuất gốm sứ hướng thị trường giới, việc hình thành ngành cơng nghiệp sản xuất chất màu Việt Nam cần thiết Để góp phần vào nghiệp phát triển cơng nghiệp gốm sứ cho đất nước, định thực đề tài: “Tổng hợp chất màu gốm sứ Mg2-xCoxP2O7 Mg2P2O7” Mục tiêu nghiên cứu Version Select.Pdf SDK Trên cơDemo sở nghiên cứu đề -tài, chúng tơi cần phải tìm điều kiện thích hợp để tổng hợp thành cơng chất màu với cơng thức có dạng Mg2-xCoxP2O7 điphotphat Mg2P2O7 với đặc tính sau: nhiệt độ nung thấp, sản phẩm đơn pha, bền màu nhiệt độ cao có cường độ phát màu men mạnh 3.Đối tượng nghiên cứu Chúng tiến hành khảo sát để tìm điều kiện tối ưu để tổng hợp chất màu từ hóa chất phòng thí nghiệm Chất màu thu kiểm tra chất lượng thông qua việc kéo men nhà máy Frit Huế, đồng thời khảo sát cường độ màu Công ty TNHH Vitto, Phú Lộc, Thừa Thiên Huế Phạm vi nghiên cứu Trong luận văn này, trọng khảo sát điều kiện thích hợp để tổng hợp chất điphotphat Mg2P2O7: - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố: nhiệt độ nung, thời gian lưu, lực ép viên đến độ tinh thể hóa điphotphat Mg2P2O7 - Khảo sát việc thay đồng hình ion Mg2+ với Co2+ đến màu sắc sản phẩm, từ xác định cơng thức hợp chất Mg2-xCoxP2O7 Đồng thời xác định đặc trưng sản phẩm màu như: cường độ màu, thành phần pha đánh giá khả sử dụng màu thực tế Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thay đồng hình ion - Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) - Phương pháp phân tích nhiệt TGA - Phương pháp đo màu - Phương pháp thử màu lên men - Phương pháp đơn biến Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu tổng hợp chất màu Mg2-xCoxP2O7 Mg2P2O7có ưu điểm vượt trội như: nhiệt độ nung thấp, sản phẩm thu đơn pha, bền màu nhiệt độ cao, có cường độ phát màu men mạnh, hóa chất nghiên cứu từ phòng thí nghiệm, rẻ tiền, phổ biến, không độc đáp ứng Demo Version - Select.Pdf SDK việc xây dựng công nghệ sản phẩm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường hội nhập Đây phương pháp nhà nghiên cứu Việt Nam giới quan tâm Ý nghĩa thực tiễn: Tạo nguồn chất màu cho gốm sứ, gạch men để ứng dụng sản xuất công nghiệp nước nhà, thay nguồn chất màu nhập ngoại sử dụng 7.Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương Tổng quan lý thuyết Chương Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương Kết thảo luận Kết luận kiến nghị ... đánh giá chất lượng màu tổng hợp cho gốm sứ 1.2.4 Cơ sở hóa lý tổng hợp chất màu cho gốm sứ .7 1.2.5 Các nguyên tố gây màu số oxit tạo màu phổ biến 1.2.5.1 Các nguyên tố gây màu ... Tổng hợp chất màu gốm sứ Mg2- xCoxP2O7 Mg2P2O7 Mục tiêu nghiên cứu Version Select.Pdf SDK Trên cơDemo sở nghiên cứu đề -tài, chúng tơi cần phải tìm điều kiện thích hợp để tổng hợp thành cơng chất. .. Nghiên cứu tổng hợp chất màu Mg2- xCoxP2O7 Mg2P2O7 .32 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thành phần phối liệu đến màu sắc sản phẩm 32 3.2.2 Thành phần pha chất màu 35 3.2.3 Thử màu men gốm