ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
VŨ THỊ MAI ANH
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GỐM AKERMANITE
2CaO.MgO.2SiO2 VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA OXIT TiO2, ZrO2
ĐẾN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GỐM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
VŨ THỊ MAI ANH
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GỐM AKERMANITE
2CaO.MgO.2SiO2 VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA OXIT TiO2, ZrO2
ĐẾN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA GỐM
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60 44 25
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nghiêm Xuân Thung
Hà Nội – Năm 2011
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................... 1
Chƣơng 1- TỔNG QUAN ........................................................................................................ 2
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU GỐM ................................................ 2
1.1.1. Vật liệu gốm ............................................................................................ 2
1.1.2. Các phƣơng pháp tổng hợp gốm ............................................................. 3
1.1.2.1. Phương pháp sol-gel .................................................................. 3
1.1.2.2. Phương pháp đồng kết tủa ........................................................ 3
1.1.2.3. Phương pháp phân tán rắn - lỏng ............................................. 4
1.1.2.4. Phương pháp điều chế gốm truyền thống .................................. 4
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ BẬC BA CaO-MgO-SiO2............................. 4
1.2.1. Khái quát về các oxit trong hệ CaO-MgO-SiO2 ...................................... 5
1.2.1.1. Canxi oxit (CaO) ..................................................................... 5
1.2.1.2. Magie oxit (MgO) ..................................................................... 5
1.2.1.3. Silic oxit (SiO2) ......................................................................... 6
1.2.2. Khái quát về các oxit TiO2, ZrO2 ............................................................ 6
1.2.2.1. Titan (IV) oxit: .......................................................................... 6
1.2.2.2. Ziriconi đioxit: ........................................................................... 7
1.2.3 Giới thiệu về talc ....................................................................................... 7
1.2.3.1. Nguồn gốc hình thành talc ........................................................ 7
1.2.3.2. Thành phần hóa học và thành phần khoáng talc ...................... 8
1.2.3.3. Cấu trúc của talc ...................................................................... 9
1.2.3.4. Tính chất của talc ................................................................... 10
1.2.3.5. Ứng dụng của talc ................................................................... 11
1.2.4. Khái quát về gốm hệ CaO- MgO-SiO2 ....................................... 11
1.3. GIỚI THIỆU VỀ GỐM AKERMANITE: 2CaO.MgO.2SiO2 ...................... 13
1.3.1. Cấu trúc của Akermanite ................................................................... 13
1.3.2. Tính chất của gốm Akermanite (2CaO.MgO.2SiO2) ............................. 14
1.3.3. Ứng dụng của gốm Akemanite .............................................................. 14
1.4. GIỚI THIỆU PHẢN ỨNG GIỮA PHA RẮN .............................................. 14
1.4.1. Cơ chế phản ứng giữa các pha rắn ........................................................ 14
1.4.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến phản ứng giữa các pha rắn ......................... 15
1.4.3. Phản ứng phân hủy nhiệt nội phân tử ................................................... 15
1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 16
1.5.1. Phƣơng pháp phân tích nhiệt ................................................................ 16
1.5.2. Phƣơng pháp phân tích nhiễu xạ tia X .................................................. 17
1.5.3. Hình ảnh quét bằng kính hiển vi điện tử SEM ..................................... 18
1.5.4. Phƣơng pháp xác định các tính chất vật lí ............................................. 19
1.5.4.1. Xác định độ co ngót khi nung .................................................. 19
1.5.4.2. Xác định độ hút nước .............................................................. 19
1.5.4.3. Xác định khối lượng riêng bằng phương pháp Acsimet .......... 20
1.5.4.4. Xác định cường độ nén ........................................................... 20
1.5.4.5. Hệ số giản nở nhiệt ................................................................. 21
1.5.4.6. Độ bền sốc nhiệt ...................................................................... 22
1.5.4.7. Độ chịu lửa ............................................................................. 22
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................................. 24
2.1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ......................................... 24
2.1.1. Mục tiêu của luận văn ........................................................................... 24
2.1.2. Các nội dung nghiên cứu của luận văn ................................................. 24
2.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ...................................................... 24
2.2.1. Hóa chất ................................................................................................ 24
2.2.2. Dụng cụ .................................................................................................. 24
2.3. THỰC NGHIỆM ........................................................................................... 25
2.3.1. Chuẩn bị mẫu ......................................................................................... 25
2.3.2. Cách làm ................................................................................................ 26
2.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HÌNH
THÀNH GỐM AKERMANITE ..................................................................... 27
2.4.1. Phân tích nhiệt mẫu nghiên cứu ................................................. 27
2.4.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành gốm
Akermanite ....................................................................................................... 27
2.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành
gốm bằng phương pháp XRD. ............................................................. 28
2.4.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành
gốm bằng phương pháp SEM .............................................................. 28
2.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến các tính chất cơ, lý
của vật liệu ........................................................................................... 28
2.4.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng Titan (IV) oxit , Ziriconi (IV) oxit
đến sự hình thành tinh thể Akermanite ............................................................ 28
2.4.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Titan (IV) oxit , Ziriconi
(IV) oxit đến sự hình thành Akermanite bằng phương pháp XRD ..... 28
2.4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của Titan (IV) oxit , Ziriconi (IV) oxit đến
sự hình thành Akermanite bằng phương pháp SEM .......................... 29
2.4.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Titan (IV) oxit , Ziriconi (IV)
oxit đến các tính chất của vật liệu ........................................................ 29
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................... 31
3.1. Kết quả phân tích nhiệt của các mẫu nghiên cứu .......................................... 31
3.1.1. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu M1 (talc, SiO2, canxi cacbonat) ......... 31
3.1.2. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu M2 (talc, SiO2, CaCO3, TiO2) ............ 32
3.1.3. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu M7 (talc, SiO2, CaCO3, ZrO2) ........... 33
3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành Akermanite ........... 34
3.2.1. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X ( X- Ray) ........................................... 34
3.2.2. Kết quả ảnh SEM ....................................................................... 39
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến tính chất của vật liệu ........... 40
3.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng titan (IV) oxit , Ziriconi (IV) oxit đến sự hình thành
akermanite và tính chất của gốm .......................................................................... 40
3.3.1. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X ( X- Ray) ........................................... 40
3.3.2. Kết quả ảnh SEM ................................................................................... 43
3.3.3. Ảnh hƣởng của titan (IV) oxit , Ziriconi (IV) oxit đến các tính chất của vật
liệu .................................................................................................................... 45
3.3.3.1. Độ co ngót ................................................................................ 45
3.3.3.2. Độ hút nước ............................................................................. 48
3.3.3.3. Độ xốp, khối lượng riêng ......................................................... 49
3.3.3.4. Cường độ kháng nén ............................................................... 51
3.3.3.5. Hệ số giãn nở nhiệt .................................................................. 51
3.3.3.6. Độ bền sốc nhiệt ...................................................................... 52
3.3.3.7. Độ chịu lửa .............................................................................. 53
KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 56
