CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN 1. Kaolin Kaolin là một loại đất sét tạo thành chủ yếu tir các khoáng nhóm kaolinit Al;:O;. Khoáng vật sết nhóm kaolinit được cau tạo thành từng lớp, mỏi lớp như vậy có một tam tứ diện [SiO,]* và một tắm bát diện [Al(OH),|”. Tam tử điện quay đỉnh chung vẻ phía tam bát điện.
Ở vị trí đính chung của tam bát diện và tử diện. ion OH của bát diện được thay bing ion Ó” cúa tứ điện. Do có cấu tạo như vậy nên bẻ mặt cạnh nhau của hai lớp gồm các ion khác nhau: Mat gồm những ion O° năm cạnh nhau, mặt nằm giữa ion OH’. Giữa hai mặt đó xuất hiện lực liên kết hidro giữ chặt các lớp lại với nhau.
Các tính chat đặc biệt của dat kaolin phụ thuộc vào liên kết nay. Dit sét Khác với kaolin, đất sét có thành phần khoáng và thành phan hóa học rất đa dạng. Các ngành công nghiệp gốm lựa chọn các loại đắt sét thích hợp dựa trên các tính chất sau: + Thanh phan khoáng Có hai loại sét: sét đơn khoáng và sét đa khoáng. Sét đơn khoáng quan trong nhất là khoáng koalinit.
Thành phan khoáng có ảnh hưởng đến tính chất của $ét trong quá trình nung. khả nang định hình, tính chat điện và nhiều tính chat khác. + Thành phân hóa học Sét luôn chứa S¡O:, Al:O; và H;O. Hàm lượng SiO, đôi khi vượt quá 80%.
Hàm lượng các mudi kiểm thỏ và các kim loại khác không vượt quá 1. Trong tất cả các sét đều chứa các mudi Fe. Mg, Ti, K, Na. với hàm lượng thắp.
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Thị Trúc Linh 6 SVTH: Nguyen Thị Hậu 'Kfào sắt hoat tink quang xúc tac aia Kp phù TiO, trên nen gom XƯƠng nấ chat kee dinii Nhóm photphat Da số các sét đều có chứa chat hữu cơ. + Bán chất keo của các sét Khi nhao trộn với nước. các tiểu phân điện thâm tích sẽ giữ lại các ion OH' vả HỶ và tạo thành các hạt keo. Dấu của mixen sẽ được quyết định bởi việc tiếu phân sét sẽ giữ lao ion nào, Nhiéu nghiên cứu cho thấy các tiêu phân sét thường tích điện âm theo cơ chế: Sé + HOH > sé-OH + HÀ Các ion OH’ vá HÀ phân bố xung quanh mixen tạo thành một lớp khuếch tán kép.
Chinh lớp nảy quyết định tinh bền hay không bên của hệ keo do sự phân bố vả cân bằng giữa các điện tích âm trên bẻ mat tinh thé sét va điện tích dương của các ion năm trong pha lỏng. Các chất làm gây Mục đích của việc đưa chất làm giy vào là để giảm độ co rút của đất gốm, nâng cao tính mao dẫn của đất gốm. day nhanh quá trình sây khô, làm giảm khuynh hướng biến dang của sản phẩm khi nung. Các chất trợ dung Chất trợ dung làm giảm độ thiêu kết, độ hút dm vả độ xốp của sản phẩm.
Tạo hình sản phim Có nhiều phương pháp tao hình: Phương pháp đúc Phương pháp déo Phương pháp dap ép Phương pháp nua kho Phương pháp khó 1. Trang men sản phẩm gắm Ne GVHD Thạc si Nguyễn Fhị Trúc Linh SVTH: Neuven Thi Hae KAdo sét &oật tink quang xúc tác của (Gp pA TiO, trên nen gon xưƠng =ÁỜ chat ket dink Nhim photphat So .———— Dé làm cho sin phim gdm bẻn trong khí quyến, không thắm nước và các loại khí khác cũng như có vẻ ngoài đẹp hơn, người ta phải phủ lên nén gốm xương một lớp men mong. Men có dang thay tinh, nhưng khác với thủy tỉnh thông thưởng, khi nóng chảy nó tương tác với gồm xương tạo thành một lớp trung gian tại biên giới tiếp giáp giữa men với gồm xương.2 Chất kết đính vô cơ 1. Khái quát Chat kết đính v6 cơ là loại vật liệu thường ở dạng bột.
khi nhào trộn với nước hoặc các dung môi khác thì tạo thành loại hỏ dẻo, dudi tác dụng của quá trình hóa lý tự nó có thẻ rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá. Do khả nắng này của chất kết dính võ cơ mà người ta sử dụng chúng dé gắn các loại vật liệu rời rac (cát, đá.) thành một khối đồng nhất. Chất kết đính vô cơ nhôm photphat [12] 1. Thanh phân và cấu tạo của nhôm photphat Chat kết dính nhôm photphat là một hệ đồng thể được điều chế bảng cách hòa tan nhôm hidroxit trong axit photphoric.
Nhiều công trình đã chứng minh rang trong các dung dịch muối AI(III) ban đầu chỉ có phức aquo [Al(H;O)„]”*. Khi thêm kiểm thì một phan Al(III) chuyển thành phức đa nhân do sự tụ hợp của các phức hydroxo. Bang phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân đã chứng minh ring trong dung dich của các mudi AMID) có tôn tại các phức đa nhản của AI(III). Mức độ polime hóa của chúng phụ thuộc vào nông độ của mudi.
Trong dung địch có nông độ AKI) từ 0.4 molA có mặt các phức đa nhân (AIH;O)]”, [Al(OH)(H2O)s* và (AI,yO,(OH›»(H;O›,;]°. Khi nòng độ AI(HI lớn hơn 0.3 mol thì xuất hiện các polime có thành phân chưa xác định. Nếu nông độ AID) cao hơn nữa thì có dạng keo tụ. ———————— ———————t GVHD: Thạc si Nguyễn Thị Trúc Linh 8 SVTH: Nguyên Thị Hau ào sắt hoat tink quang xúc tác ala Kp phù TiO» trên nên gồm xương nHiờ chat kee dink Nhém photphat Dung dich nhôm photphat không chi có các cation bi polime hóa ma các anion photphat cũng bị polime hóa tạo thành các anion poliphotphat.
Chính vi vay ma dung địch các muối nhôm photphat có độ nhớt cao và khí nồng độ lớn thường cỏ khuynh hướng tạo thành trạng thái thủy tình. Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền của nhôm photphat Như đã noi ở trên. khi tăng nông độ AI(HI) thi sự polime hóa sẽ cảng tang và dan tới sự tạo thành thủy tinh hoặc tách ra chất kết tủa. Các kết qua nghiên cứu [8] cho thay dé chất kết đính nhôm photphat đạt được hiệu qua tốt nhất thi cẩn một số điều kiện sau : tỷ lệ AVP trong chất kết dinh nhôm photphat nằm trong khoảng 1.4/3, độ dày của chất kết dính nhôm photphat khoảng 1.63 g/cm’, tỷ lệ phần trăm khối lượng của Al;O; là khoảng 40%.
Người ta cũng ghi nhận khi pH > 2.0 thi dung địch nhôm photphat sẽ bị kết tủa. Do đó điều kiện làm việc thích hợp của dung dịch ở khoảng pH: 1. Quá trình đóng rắn và sự biến đổi pha của chất kết đính nhôm photphat Khi nung nóng trong dung dich xảy ra những biến đồi hóa lí rất phức tap: #m————————-——————-———————————œ———————-. Thục sĩ Nguyễn thi Trúc tinh 9 SVTH_ Nguyễn Ehị Hậu Khao sút &eật tink quang xúc tác của (Gp p4Ù TiO: trên nen gô= xương xÁỜ chae ker dink Nhkém photphat SO SO --——-———————- 150 — 200°C Al(H;PO,)›; + AIPO, + AIPO, | (cristobalit) (berlinit 250 - 280°C >§00°C Pha vô định hình ar 300-400 > 1000°C 300 — 800°C 1000 - 1200°C Al(PO )s bị thiêu kết và thủy phân một phan.
1300°C Thuy tinh metaphotpha 1300 - 1500°C AIPO, + P. GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Thị Trúc Linh 10 SVTH: Nguyen Thị Hau Khao sát koat tí*É quang xúc tac ce Op pÁÙ TiO; trên nền gOm xưƠng rh char kee dink Nkóm pñotpkat + Quá trình trên được giải thích như sau: Ở khoảng nhiệt độ từ 90°C - 150°C nước kết tinh sẽ bị mắt trước, sau đó ở 200°C sé tạo thành hỗn hợp Al(H;PO,); + AIPO,. Ở 250°C - 300°C keo rin đã có khả nang chịu nước. Nung đến 1000°C sẽ xảy ra sự thiêu kết Al(PO;)›.
Tir đó có thẻ thay rang khi nung nóng nhôm photphat sẽ xảy ra những quá trình biên đỏi rất phức tạp, nhưng trong tat cả các nhiệt độ thì dang tinh thé hay vô định hình đều thể hiện tính kết dính. Thêm vào đó sản phẩm cuối cùng của quá trình biển đỏi đều là AIPO,, sản phẩm này có những biến đôi giông SiO. Tuy nhiên với SiO, khi xảy ra sự chuyển biến đa hình từ dang này sang dạng khác có sự thay đổi thẻ tích đáng kể có thé làm phá hủy những chỉ tiết làm từ vật liệu silicat. Trong khi đó sự biển đổi qua lại giữa các dạng đa hình của AIPO, không gây ảnh hưởng nhiều đến độ bẻn của vật liệu.
Đây chính là ưu điểm của vật liệu photphat so với vật liệu silicat. Một số ứng dụng của nhôm photphat Các loại chất kết đính vô cơ nói chung và chất kết đính nhôm photphat nói riêng thường được sử dụng làm keo dán chịu nhiệt. Chúng được ứng dung rộng rãi dé chế tạo lớp phủ bảo vệ hoặc chế tạo các vật liệu. Đẻ tăng khả năng sử dụng của chất kết đính người ta thường đưa vào hệ các chất độn hay kết hợp thêm một số phụ gia khác.
Uu thế của các loại chất kết dính này là không chứa các dung môi dé bay hơi, có khả nang làm việc ở nhiệt độ cao, làm chat cách điện, các vật liệu chịu lửa, các lớp phủ bảo vệ kim loại. + Ứng dụng của nhôm photphat đẻ chế tạo lớp phủ kim loại: Do lớp phủ nhôm photphat có khả nang giảm độ thẩm thấu gây gi nên được dùng làm lớp phú chống ăn mòn. > Ứng dung của nhôm photphat đẻ điều chẻ vật liệu chịu nhiệt: Người ta có thẻ đùng nhôm photphat làm bê tông và các vật liệu chịu nhiệt, khả năng chịu nhiệt của nó là rất cao. Các loại bê tông chịu lua được chẻ tạo trên cơ sở corundum và nhôm photphat có nhiệt độ đóng rắn từ 150°C - 200°C và đạt được độ bẻn sau khi nung tử 450°C - 500°C.
—— GVHD: Thạc si Nguyễn Thị Trúc Linh H SVTH: Nguyên Thị Hậu Khao sát hoat tink quang xác tắc của (Op p&Ù TiO; trên nền g0m xƯƠng nhO chat kế: dink NAdm photphat ree ees ee ee Ngoài ra nhôm photphat với 50% SiO, tạo thành thé huyền phù có thé làm keo dán. Loại keo này ít bị co ngót và hệ số dãn nở thấp. Ứng dụng điều chế chất cách điện: Khi nung chất kết dính nhôm photphat 6 300°C - 400°C sẽ xảy ra quá trình khử nước kết tinh, khi đó keo sẽ hóa rắn, có khả nắng chịu nước và tính cách điện. Ngoài các ứng dụng trên, nhôm photphat còn dùng làm chất cách âm.
các vật liệu trong xây dựng. khi kết hợp thêm với các chat độn là sợi hữu cơ, sợi vô cơ, bột khoáng.3 Quang xúc tác TiO; [9] Từ photocatalysis được kết hợp tir "photo" và “catalysis”, có nghĩa là xúc tác quang. Quá trình xúc tác quang là một một phản ứng sử dụng năng lượng ánh sáng đẻ hoạt hóa một chất mà chất này sẽ làm thay đổi tốc độ phản ứng hóa học. Do đó, chất xúc tác quang là một chất làm thay đổi tốc độ cúa một phản img hóa học bằng cách sử dụng năng lượng từ ánh sáng.