dragon_tuanphong
New Member
Download miễn phí Tổng hợp bột mầu coban aluminat (CoAl2O4) kích thước hạt siêu mịn ở nhiệt độ thấp
Để kiểm trasản phẩmtạo thành, tiến hành phân tíchbằng phổhồng ngoại truyền qua các
sản phẩm thu được (hình1).
Đỉnh đặc trưng trên phổ IR chuẩncủa axít abietic là 1695,25 cm-1. Trên phổ IR xà phòng nátri, rezinát coban và rezinát nhôm đều thấy các đỉnh ởtầnsố thấphơn.Với xà phòng nátri, đỉnh hấp thụ đặctrưng ởtầnsố 1548,32 cm-1; rezinátcoban có đỉnhhấpthụ đặc trưng ởtầnsố1581,17cm-1, còn rezinátnhôm có đỉnhhấpthu đặc trưng ởtầnsố 1595,7cm-1. Nhưvậy, đã có
sự biến đổi trongcấu trúc colophan thông, trong đó các ion Na+, Co2+, Al3+thếH+củagốc -
COOH đểtạo các rezinát tơng ứng.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Science & Technology Development, Vol 10, No.10 - 2007Trang 12
TỔNG HỢP BỘT MẦU COBAN ALUMINAT (CoAl2O4) KÍCH THƯỚC HẠT
SIÊU MỊN Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
Đỗ Quang Minh
Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM
(Bài nhận ngày 09 tháng 02 năm 2007, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 08 tháng 09 năm 2007)
TÓM TẮT: Nhiệt độ phản ứng pha rắn phụ thuộc rất nhiều vào tiền chất phản ứng. Khi
dùng tiền chất từ các rezinát kim loại coban và nhôm, có thể thu được bột mầu CoAl2O4 ở
nhiệt độ phản ứng rất thấp với kích thước hạt rất mịn, khoảng 30 - 40 nm. Điều này là kết quả
phản ứng của các tác nhân hoạt tính rất cao, sinh ra khi phân hủy các rezinát tương ứng.
1.GIỚI THIỆU CHUNG
Coban aluminát (CoAl2O4) là bột mầu có cấu trúc spinel. Phương pháp tổng hợp truyền
thống dùng các oxit hay muối cacbonát của các kim loại làm tác nhân ban đầu. Các tác nhân
dạng rắn (từ bột oxit, bột muối cacbonat hay hydroxit của nhôm hay coban…) được phối
liệu, nghiền mịn rồi nung ở nhiệt độ 1300 – 13500C tạo bột mầu. Để giảm nhiệt độ nung, phải
dùng các chất khoáng hóa như B2O3. Tùy mục đích sử dụng, có thể giảm nhiệt độ tổng hợp bột
mầu ở nhiệt độ thấp bằng các kỹ thuật như sol – gel, đồng kết tủa, thủy nhiệt, thủy phân
alkoxít, tạo hợp chất cơ kim hay polyme hóa phức chất… Ưu điểm của kỹ thuật dung dịch là
nhờ vào phản ứng các cation trong dung dịch ở dạng nguyên tử, phản ứng tổng hợp các tinh
thể dạng bột có độ tinh khiết cao xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn và thu được hạt bột mầu rất mịn,
có những ứng dụng mới.
Rezinát kim loại là sản phẩm phản ứng giữa hợp chất hữu cơ với muối kim loại. Sản phẩm
của phản ứng là hợp chất cao phân tử (polyme) hữu cơ. Quá trình xảy ra trong môi trường
không khí ở nhiệt độ từ 3500C trở lên. Khi nung nóng, các rezinát kim loại có thể phân hủy
thành kim loại hay oxit kim loại. Kỹ thuật tạo rezinát kim loại có thể ứng dụng tạo mầu màng
mỏng, tạo bột mầu tinh khiết với cỡ hạt siêu mịn.
2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Trước tiên ta tổng hợp các rezinát coban và rezinát nhôm. Sau đó trộn đều hai rezinát theo
tỷ lệ xác định, nung ở các nhiệt độ khác nhau. Dưới tác dụng của nhiệt độ, các rezinát phân
hủy thành các kim loại hay các oxit với hoạt tính rất cao, dễ dàng phản ứng tạo hợp chất mới.
Dùng các phương pháp kiểm tra quá trình như sau: 1-Xác định các rezinát kim loại bằng
phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR). 2-Theo dõi quá trình biến đổi theo nhiệt độ bằng
phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA). 3-Kiểm tra các chất tạo thành bằng phương pháp
phân tích cấu trúc Rơnghen (X-ray) và 4-Kiểm tra kích thước hạt bằng ảnh kính hiển vi điện tử
quét (SEM).
3.KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
3.1.Tổng hợp rezinát coban và rezinát nhôm bằng phương pháp xà phòng hóa:
Cho nhựa thông hòa tan trong các dung môi hữu cơ ở nhiệt độ cao. Khi nâng nhiệt độ tới
250 - 3000C không có không khí, nhựa thông phân hủy tạo dầu lỏng colophan. Colophan thông
có khoảng 90% là axít nhựa với công thức chung là C20H30O2, công thức cấu tạo gần giống
nhau, đều có khung của phe-nan-tren. Phần 10% còn lại không bị xà phòng hóa là hợp chất
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 10 - 2007
Trang 13
trung tính. Cấu tạo phân tử gốc axít trong colophan thông có nhóm – COOH với các nối đôi,
nên các colophan thông có khả năng tham gia các phản ứng xà phòng hóa với xút NaOH. Đây
là điều kiện cần để tạo rezinát kim loại bằng phản ứng trao đổi ion.
Xà phòng hóa colophan thông bằng NaOH, sau đó cho phản ứng với dung dịch muối kim
loại CoCl2.6H2O và AlCl3.6H2O để thu các rezinát kim loại tương ứng.
Phản ứng xà phòng hóa: đun nóng chảy colophan thông bằng NaOH theo tỷ lệ (mol):
ROOH : NaOH = 1 : 1,8. Rửa kết tủa bằng dung dịch muối NaCl bão hòa nóng, lọc tách thu
sản phẩm xà phòng hóa RCOONa:
RCOOH + NaOH = RCOONa + H2O (1)
Điều chế rezinát coban và rezinát nhôm: hòa tan xà phòng Natri bằng nước cất, đun cách
thủy tới 900C. Cho các dung dịch muối vào, khuấy đều và lưu ở 70 –750C cho tới khi xà phòng
Natri phản ứng hết tạo kết tủa. Rezinát kim loại tạo thành theo phản ứng:
nRCOONa + Men+ = (RCOO)nMe + nNa+ (2)
Lọc kết tủa và rửa nhiều lần bằng nước cất nóng để loại NaCl dư. Sấy các sản phẩm ở
nhiệt độ 100 – 1050C.
3.2. Xác định rezinát bằng phân tích phổ hồng ngoại (IR):
Để kiểm tra sản phẩm tạo thành, tiến hành phân tích bằng phổ hồng ngoại truyền qua các
sản phẩm thu được (hình 1).
Đỉnh đặc trưng trên phổ IR chuẩn của axít abietic là 1695,25 cm-1. Trên phổ IR xà phòng
nátri, rezinát coban và rezinát nhôm đều thấy các đỉnh ở tần số thấp hơn. Với xà phòng nátri,
đỉnh hấp thụ đặc trưng ở tần số 1548,32 cm-1; rezinát coban có đỉnh hấp thụ đặc trưng ở tần số
1581,17cm-1, còn rezinát nhôm có đỉnh hấp thu đặc trưng ở tần số 1595,7 cm-1. Như vậy, đã có
sự biến đổi trong cấu trúc colophan thông, trong đó các ion Na+, Co2+, Al3+ thế H+ của gốc -
COOH để tạo các rezinát tương ứng.
(1)
(2)
1-Phổ IR của colophan thông
2-Phổ IR của rezinát nátri
Science & Technology Development, Vol 10, No.10 - 2007
Trang 14
Hình 1: Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) của các tiền chất
3.3. Xác định khoảng nhiệt độ tạo bột mầu CoAl2O4 từ các rezinát:
Kết hợp phân tích nhiệt vi sai (DTA) với đường cong biến đổi khối lượng mẫu khi nung (TG)
(hình 2) và phân tích cấu trúc Rơnghen (X – ray) (hình 3) để xác định khoảng nhiệt độ tạo
Co2Al2O4 khi phân hủy các rezinát coban và rezinát nhôm.
Hình 2:Đường cong phân tích nhiệt vi sai (DTA) và tổn thất khối lượng (TG) trong phản ứng tổng hợp
CoAl2O4 từ các rezinát coban và rezinát nhôm
Kết quả phân tích nhiệt vi sai (DTA) cho thấy quá trình phân hủy vì nhiệt của hỗn hợp
rezinát coban và rezinát nhôm rất phức tạp. Ta có thể chia quá trình thành ba giai đoạn chính
như sau:
a-Trong khoảng 30 – 2000C: hiệu ứng thu nhiệt, đồng thời khối lượng mẫu giảm. Đây chỉ
là quá trình mất nước lý học. Kết quả phân tích X – ray cho thấy hỗn hợp có cấu trúc vô
định hình.
3-Phổ IR của rezinát coban
4-Phổ IR của rezinát nhôm
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 10 - 2007
Trang 15
b-Trong khoảng 200 – 5700C: hiệu ứng tỏa nhiệt mạnh đồng thời với sự giảm mạnh khối
lượng mẫu. Quá trình tương ứng với sự cháy và phân hủy các chất hữu cơ. Phân tích X – ray
mẫu nung ở 6000C (rồi làm nguội nhanh) cho cho thấy sự tồn tại pha tinh thể d-Al2O3 và
CoAl2O4. Mẫu có mầu xanh dương (mầu đặc trưng của Co2Al2O4) lẫn mầu nâu sẫm (mầu đặc
trưng của Co2O3, Co2O4). Ở nhiệt độ cao, dãy biến đổi các oxit coban có thể theo dãy sau:
CoOOCoCoO
OCoOCo
C
CC
¾¾ ®¾
¾¾ ®¾¾¾ ®¾
> 0
00
1300
32
1200
42
600
32
.4
c- Trong khoảng 570 – 7000C: hiệu ứng thu nhiệt phát triển nhất ở 6000C, khối lượng mẫu
không có sự biến đổi rõ ràng. Phân tích X – ray các mẫu ở 700 và 10000C cho thấy các đỉnh
đặc trưng cấu trúc spinel của Co2Al2O4 xuất hiện rõ hơn rất nhiều. Ở 10000C chỉ còn những
đỉnh đặc trưng pha tinh thể Co2Al2O4 và chỉ có mầu xanh coban đặc trưng.
Mẫu nung ban đầu Mẫu nung ở 7000C
Mẫu nung ở 4000C Mẫu nung ở 6000C
Mẫu nung