LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đƣợc đồng tác giả cho phép sử dụng chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả Hồ Thị Mỹ Linh Demo Version - Select.Pdf SDK Lờ i Cả m Ơ n Tôi xin chân thành m n PGS.TS Trầ n Dư ng – Thầ y tậ n tình hư ng dẫ n bả o suố t thờ i gian thự c hiệ n luậ n văn, đồ ng thờ i bổ sung cho nhiều kiến thứ c chuyên môn kinh nghiệ m quý báu nghiên u khoa họ c Xin chân thành m n quý Thầ y, Cô Khoa Hóa – Trư ng Đạ i họ c Sư phạ m Huế tạ o mọ i điều kiệ n thuậ n lợ i đóng góp nhữ ng ý kiến quý báu cho suố t thờ i gian thự c hiệ n khóa luậ n Xin chân thành m n tấ t bạ n bè ngư i thân độ ng viên, giúp đỡ tơi hồn thành khóa luậ n.Demo Version - Select.Pdf SDK Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả Hồ Thị Mỹ Linh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục tiêu nghiên cứu 10 III Phạm vi nghiên cứu 10 IV Phƣơng pháp nghiên cứu 10 V Cấu trúc luận văn 10 CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 11 1.1 TỔNG QUAN VỀ VỎ TRẤU VÀ TRO TRẤU 11 1.1.1 Giới thiệu vỏ trấu 11 Demo Version Select.Pdf SDK 1.1.2 Hiện trạng vỏ trấu Việt- Nam 11 1.1.3 Tro trấu 13 1.1.3.1 Thành phần hóa học 13 1.1.3.2 Các ứng dụng tro trấu 13 1.2 KHÁI QUÁT VỀ GỐM SỨ 15 1.2.1 Vật liệu gốm sứ 16 1.2.2 Gốm truyền thống 17 1.2.3 Gốm kĩ thuật 18 1.3 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT MÀU GỐM SỨ 19 1.3.1 Lý thuyết màu sắc 19 1.3.2 Nguyên nhân gây màu cho khoáng vật 20 1.3.2.1 Sự chuyển electron nội 20 1.3.2.2 Sự chuyển electron nguyên tố tinh thể 21 1.3.2.3 Sự chuyển electron khuyết tật mạng lƣới tinh thể 21 1.3.2.4 Sự chuyển mức dải lƣợng 22 1.3.3 Chất màu cho gốm sứ 22 1.3.4 Cơ sở hóa lý tổng hợp chất màu cho gốm sứ 26 1.3.5 Một số tiêu chuẩn để đánh giá chất màu tổng hợp cho gốm sứ 27 1.4 PHẢN ỨNG GIỮA CÁC PHA RẮN 27 1.4.1 Cơ chế phản ứng pha rắn 27 1.4.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng pha rắn 29 1.4.3 Dung dịch rắn thay dung dịch rắn xâm nhập 31 1.5 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP CHẤT MÀU 31 1.5.1 Phƣơng pháp gốm truyền thống 31 1.5.2 Phƣơng pháp đồng tạo phức 32 1.5.3 Phƣơng pháp đồng kết tủa 32 1.5.4 Phƣơng pháp sol-gel 32 1.6 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MÀU GỐM SỨ Nd2Si2O7 33 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 35 Demo Version - Select.Pdf SDK 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 35 2.2.1 Điều chế SiO2 từ tro trấu 35 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu Nd2Si2O7 37 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.3.1 Phƣơng pháp phân tích nhiệt 39 2.3.2 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X 40 2.3.3 Phƣơng pháp đo màu 42 2.3.4 Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng màu men gạch 43 2.3.5 Phƣơng pháp đơn biến 43 2.3.6 Phƣơng pháp xử lý số liệu 43 2.4 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 44 2.4.1 Dụng cụ 44 2.4.2 Thiết bị 44 2.4.3 Hoá chất 44 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 Nghiên cứu tổng hợp SiO2 từ tro trấu 45 3.2 Nghiên cứu tổng hợp chất màu Nd2Si2O7 46 3.2.1 Khảo sát phân hủy nhiệt mẫu phối liệu 46 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ nung 47 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian lƣu 49 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng lực ép viên 50 3.2.4 Đánh giá chất lƣợng sản phẩm bột màu 51 3.2.4.1 Thử màu sản phẩm men gốm 51 3.2.4.2 Khảo sát cƣờng độ màu, khả phát màu men 52 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 4.1 KẾT LUẬN 53 4.2 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 56 Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CIE : Commission Internationale de l'Eclairage DTA : Differential Thermal Analysis DSC : Differential Scanning Calorimetry Lin : Linear RGB : Red Green Blue TG : Thermogravimetry TGA : Thermal gravimetric analysis XRD : X-Ray Diffraction Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các thành phần oxit có tro trấu 13 Bảng 1.2 Màu tia bị hấp thụ màu tia ló vùng khả kiến 19 Bảng 1.3 Một số loại chất màu tổng hợp bền nhiệt sử dụng cho gạch ốp lát 25 Bảng 3.1 Bảng số liệu trình tổng hợp SiO2 45 Bảng 3.2 Kết đo màu mẫu men 52 Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cây lúa vỏ trấu 11 Hình 1.2 Vỏ trấu đƣợc thải bỏ bừa bãi 12 Hình 1.3 Aerogel làm từ vỏ trấu 15 Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp theo phƣơng pháp gốm truyền thống 17 Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng MgO Al2O3 29 Hình 2.1 Vỏ trấu đƣợc ngâm axit 35 Hình 2.2 Tro trấu 35 Hình 2.3 Hỗn hợp tro dd NaOH 36 Hình 2.4 Dung dịch thu đƣợc sau lọc 36 Hình 2.5 Tạo gel SiO2 36 Hình 2.6 SiO2 thành phẩm 36 Hình 2.7 Sơ đồ tia tới tia nhiễu xạ mạng tinh thể 41 Hình 2.8 Độ tù pic nhiễu xạ gây kích thƣớc hạt 42 Hình 2.9 Hệ tọa độ biểu diễn màu sắc CIE L*a*b* 43 Hình 3.1.Tro trấu Hình 3.2 Dung dịch lọc 45 Demo Hình Version - Select.Pdf SDK Hình 3.3 Silicagel 3.4 SiO tinh khiết 45 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu SiO2 tổng hợp đƣợc 46 Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu phối liệu Nd2O3.2SiO2.nH2O 47 Hình 3.7 Giản đồ XRD mẫu T1, T2, T3 48 Hình 3.8 Giản đồ XRD mẫu M1, M2, M3 49 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu B1, B2, B3 50 Hình 3.10 Quy trình thử nghiệm màu men gạch 51 Hình 3.11 Sản phẩm bột màu tổng hợp đƣợc 51 Hình 3.12 Mẫu Nd2Si2O7 sau tráng men 52 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Ngành công nghiệp gốm sứ ngành cổ truyền đƣợc đời phát triển sớm Hơn 9000 năm trƣớc công nguyên, vật liệu gốm đƣợc ngƣời biết đến sử dụng Từ lâu nƣớc ta tiếng với làng gốm nhƣ Bát Tràng, Hƣơng Canh, Móng Cái, Biên Hòa… Đó sở sản xuất gốm mỹ nghệ với kỹ thuật thơ sơ Những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ có bƣớc phát triển mạnh mẽ tồn giới nói chung nhƣ Việt Nam nói riêng Với yêu cầu cao, chọn lọc ngƣời tiêu dùng sản phẩm gốm sứ phải đa dạng phong phú chủng loại mẫu mã, kiểu dáng chất lƣợng cao mà phải đa dạng màu sắc, sản phẩm phải đảm bảo hình ảnh trang trí có độ bền vĩnh cữu Màu sắc sản phẩm phụ thuộc vào chất màu gốm sứ Chất màu đòi hỏi phải bền nhiệt, bền hóa cao để chống lại tác động ánh sáng, nhiệt độ, môi trƣờng, bền với thời gian, làm cho giá trị thẩm mỹ chủng loại sản phẩm đƣợc nâng cao Song chi phí cho chất màu sản xuất gốm sứ lớn, chiếm khoảng 20% giá thành sản phẩm, nƣớc ta đa số chất Demo Version - Select.Pdf SDK màu gốm sứ phải nhập ngoại với giá thành cao Vì thế, việc nghiên cứu tổng hợp chất màu nhân tạo quan trọng cần thiết Phần lớn chất màu vơ truyền thống thƣờng có chứa kim loại nặng nhƣ cadimi, chì, crom hay coban… có hại cho sức khỏe ngƣời Gần đây, nguyên tố đất nhƣ scandi, ytri, lantan, neodym, xeri… cho thấy tạo chất màu thân thiện với mơi trƣờng, khơng độc hại độc hại so với kim loại nặng Vì vậy, xu hƣớng nghiên cứu tổng hợp chất màu thân thiện với mơi trƣờng quan trọng có tính chất chịu nhiệt để thay chất màu có chứa kim loại nặng ngày trở nên cần thiết thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học giới Một nghiên cứu gần cho thấy hợp chất Nd2Si2O7 vật liệu gốm đầy tiềm tính chất từ tính, điện quang học ổn định Có thể sử dụng nhƣ chất màu có giá trị trang trí cho sản phẩm gốm sứ với ánh sáng màu tím bắt mắt Sử dụng ngành công nghiệp gốm sứ cho sản phẩm cao cấp Trên thực tế, Việt Nam quốc gia sản xuất gạo đứng thứ hai giới với sản lƣợng gạo ƣớc tính trung bình đạt khoảng 42 tỉ năm Nhƣ vậy, hàng năm lƣợng vỏ trấu tách trình xay xát lúa vô lớn Theo nghiên cứu, vỏ trấu nguyên liệu dồi có giá thành rẻ nên đƣợc sử dụng nhiều sản xuất Vỏ trấu sau cháy, thành phần hữu bị phân hủy thu đƣợc tro trấu Tro trấu nguyên liệu giàu SiO2 nhất, đạt khoảng 90 đến 98 % khối lƣợng nên nguồn nguyên liệu lý tƣởng để tổng hợp vật liệu SiO2 Vật liệu SiO2 đƣợc biết đến từ lâu với nhiều ứng dụng nhƣ làm vật liệu xúc tác, vật liệu điện mơi, chất hấp phụ khí, hấp phụ ion kim loại nặng, chất màu vơ cơ… Với lí trên, lựa chọn đề tài nghiên cứu với nội dung “Tổng hợp chất màu gốm sứ Nd2Si2O7 với nguồn SiO2 từ tro trấu” với hi vọng góp phần cho phát triển ngành công nghiệp gốm sứ nƣớc ta II Mục tiêu nghiên cứu - Điều chế SiO2 từ tro trấu - Khảo sát điều kiện để tổng hợp Nd2Si2O7 từ nguồn SiO2 tổng hợp đƣợc III Phạm vi nghiên cứu Demo Version - Select.Pdf SDKhợp chất màu Nd2Si2O7 với SiO2 - Nghiên cứu điều kiện thích hợp để tổng đƣợc điều chế từ tro trấu IV Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp phân tích nhiệt - Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X - Phƣơng pháp đo màu - Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng màu men gạch - Phƣơng pháp đơn biến - Phƣơng pháp xử lý số liệu V Cấu trúc luận văn Chƣơng Tổng quan lý thuyết Chƣơng Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng Kết thảo luận Chƣơng Kết luận kiến nghị 10 ... chất màu vơ cơ… Với lí trên, lựa chọn đề tài nghiên cứu với nội dung Tổng hợp chất màu gốm sứ Nd2Si2O7 với nguồn SiO2 từ tro trấu với hi vọng góp phần cho phát triển ngành công nghiệp gốm sứ. .. cứu - Điều chế SiO2 từ tro trấu - Khảo sát điều kiện để tổng hợp Nd2Si2O7 từ nguồn SiO2 tổng hợp đƣợc III Phạm vi nghiên cứu Demo Version - Select.Pdf SDKhợp chất màu Nd2Si2O7 với SiO2 - Nghiên... gần cho thấy hợp chất Nd2Si2O7 vật liệu gốm đầy tiềm tính chất từ tính, điện quang học ổn định Có thể sử dụng nhƣ chất màu có giá trị trang trí cho sản phẩm gốm sứ với ánh sáng màu tím bắt mắt