Nghiên cứu tổng hợp một số spinen dạng zn1 xnixfe2o4 và nicr2 xfexo4 từ một số nguồn nguyên liệu và thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến
sĩ Lê Xuân Thành, Tiến sĩ Tạ Ngọc Dũng đã luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo
và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn
thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ
các chất vô cơ; Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào tạo Sau đại học – Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội; Cục Hóa chất, Bộ Công Thương, các đồng
nghiệp và gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt nhiệm
vụ học tập, nghiên cứu, làm việc và thực hiện luận án./.
Hà nội, ngày

tháng

Tác giả

Nguyễn Chí Thanh

năm 2013


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nghiên cứu nêu trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã và sắp được xuất
bản của tôi và các đồng tác giả. Các kết quả là trung thực, được các đồng tác giả cho
phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tác giả

NGUYỄN CHÍ THANH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
1. Các chữ viết tắt
DTA

: Phân tích nhiệt vi sai (differential thermal analyis)

EDX

: Phổ tán sắc năng lượng tia X (energy dispersive X-ray
spectroscopy)

FE-SEM

: Hiển vi điện tử quét phát xạ trường (field emission scanning electron
microscope)

FPD

: Hiển thị phẳng (flat panel display)

HR-TEM

: Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (high resolution
transmission electron microscope)

SEM

: Kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscope)

TEM

: Kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscope)

TGA

: Phân tích nhiệt trọng lượng (thermogravimetry analysis)

XRD

: Nhiễu xạ tia X (x-ray diffraction)

2. Các ký hiệu


: Góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ

λ

: Bước sóng

β

Độ rộng tại vị trí nửa pic

υ

: Tần số

I

: Cường độ bức xạ

η

: Hiệu suất lượng tử phát quang

D

: Kích thước tinh thể trung bình với góc nhiễu xạ 2


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG
ng ánh sáng

TRANG

1.

Hình 1.1

2.

Hình 1.2

C chế tư ng tác của photon với chất rắn

4

3.

Hình 1.3

Dải màu sắc

9

4.

Hình 1.4

Cấu trúc không gian của spinen AB2O4

10

5.

Hình 1.5

6.

Hình 1.6

Quy trình sản xuất vỏ pin kẽm

34

7.

Hình 2.1

đồ công nghệ điều chế Zn1-xNixFe2O4 (x=0) theo
phư ng pháp tiền chất muối

37

8.

Hình 2.2

đồ công nghệ điều chế ZnFe2O4 theo phư ng pháp
phản ưng pha rắn

39

9.

Hình 2.3

đồ công nghệ điều chế Zn1-xNixFe2O4 theo phư ng
pháp đồng kết tủa từ các dung dịch thải

41

10.

Hình 2.4

Quy trình thử nghiệm màu men trên gạch với tỉ lệ 4%
chất màu

43

11.

Hình 2.5

12.

Hình 2.6

Sự nhiễu xạ tia X trên bề mặt tinh thể

47

13.

Hình 2.7

Hệ tọa độ màu CIELAB 1976

52

14.

Hình 3.1

Giản đồ phân tích nhiệt của hỗn hợp hai muối

58

15.

Hình 3.2

Giản đồ XRD của mẫu 1.9 ( x= 0)

59

16.

Hình 3.3

Giản đồ XRD của mẫu 2.9 ( x = 0,2)

59

17.

Hình 3.4

Giản đồ XRD của mẫu 3.9 ( x = 0,4)

60

18.

Hình 3.5

Giản đồ XRD của mẫu 4.9 ( x = 0,6)

60

19.

Hình 3.6

Giản đồ XRD của mẫu 5.9 ( x = 0,8)

61

hư ng pháp gốm truyền thống

đồ công nghệ chế tạo s n của hãng s n Hà Nội

3

22

44


STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG

TRANG

20.

Hình 3.7

Giản đồ XRD của mẫu 6.9 ( x = 1,0)

61

21.

Hình 3.8

Hình ảnh chồng phổ XRD của các mẫu ở bảng 3.2

62

22.

Hình 3.9

Kết quả chụp XRD mẫu x=0,4 nung ở 1000oC (mẫu
3.10).

64

23.

Kết quả chụp XRD mẫu x= 0,4 nung ở 1100oC (mẫu
Hình 3.10
3.11)

64

24.

Hình 3.11

Ảnh SEM của sản phẩm 3.9 (x=0,4 nung tại 900oC) với
độ ph ng đại tăng dần.

66

25.

Hình 3.12 Phổ hấp thụ UV-Vis cuả mẫu ZnFe2O4

67

26.

Hình 3.13 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu Zn0,8Ni0,2Fe2O4

67

27.

Hình 3.14 Phổ hấp Thụ UV-Vis của mẫu Zn0,6Ni0,4Fe2O4

67

28.

Hình 3.15 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu Zn0,4Ni0,6Fe2O4

67

29.

Hình 3.16 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu Zn0,2Ni0,8Fe2O4

67

30.

Hình 3.17a Giản đồ nhiễu xạ tia X của bùn đỏ

73

31.

Hình 3.17b Đường TG và DTG mẫu kết tủa kẽm cacbonat bazo

75

32.

Hình 3.18 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO nung 1h ở 5000C

75

33.

Hình 3.19 Giản đồ XRD của mẫu 7- nung 1h ở 750oC

76

34.

Hình 3.20 Giản đồ XRD mẫu 8 - nung 1h ở 800oC đại tăng dần

76

35.

Hình 3.21 Giản đồ XRD của mẫu 9 – nung 1h ở 900oC

77

36.

Hình 3.22 Phổ EDS của mẫu 3

78

37.

Hình 3.23 Ảnh SEM của mẫu 3 với độ ph ng đại tăng dần

78

38.

Hình 3.24 Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu tiền chất 10

80

39.

Hình 3.25 Phổ XRD mẫu 10.9 có x=0

81

40.

Hình 3.26 Phổ XRD mẫu 11.9 có x=0,2

81


STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG

TRANG

41.

Hình 3.27 Phổ XRD mẫu 12.9 có x=0,4

82

42.

Hình 3.28 Phổ XRD mẫu 13.9 có x=0,6

82

43.

Hình 3.29 Phổ XRD mẫu 14.9 có x=0,8

83

44.

Hình 3.30 Phổ XRD mẫu 15.9 có x=1

83

45.

Hình 3.31 Ảnh SEM mẫu 10.9 có x=0

85

46.

Hình 3.32 Ảnh SEM mẫu 11.9 có x=0,2

85

47.

Hình 3.33 Ảnh SEM mẫu 12.9 có x=0,4

85

48.

Hình 3.34 Ảnh SEM mẫu 13.9 có x=0,6

85

49.

Hình 3.35 Ảnh SEM mẫu 14.9 có x=0,8

86

50.

Hình 3.36 Ảnh SEM mẫu 15.9 có x=1

86

51.

Hình 3.37 Giản đồ phân tích nhiệt của hỗn hợp hai muối

88

52.

Hình 3.38

iản đồ nhiễu xạ tia X mẫu M1 (900)

89

53.

Hình 3.39

iản đồ nhiễu xạ tia X mẫu M2 (900)

90

54.

Hình 3.40

55.

Hình 3.41 Ảnh E

mẫu

92

56.

Hình 3.42 Ảnh E

mẫu

92

57.

Hình 3.43 Phổ UV – Vis các mẫu M2

93

58.

Hình 3.44 Hình ảnh mẫu gốm phủ men sau nung

93

59.

Hình 3.45 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu tiền chất 16 có x=0

95

60.

Hình 3.46 Giản đồ XRD của mẫu 16.9

96

61.

Hình 3.47 Giản đồ XRD của mẫu 17.9

96

62.

Hình 3.48 Giản đồ XRD của mẫu 18.9

97

Phổ chồng XRD mẫu M1 nung ở các nhiệt độ khác
nhau

90


STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG

TRANG

63.

Hình 3.49 Giản đồ XRD của mẫu 19.9

97

64.

Hình 3.50 Giản đồ XRD của mẫu 20.9

98

65.

Hình 3.51 Giản đồ XRD của mẫu 21.9

98

66.

Hình 3.52 Giản đồ XRD của mẫu 17.10

101

67.

Hình 3.53 Giản đồ XRD của mẫu 17.11

101

68.

Hình 3.54 Ảnh SEM mẫu 16.9 có x=0

102

69.

Hình 3.55 Ảnh SEM mẫu 17.9 có x=0,2

102

70.

Hình 3.56 Ảnh SEM mẫu 18.9 có x=0,4

103

71.

Hình 3.57 Ảnh SEM mẫu 19.9 có x=0,6

103

72.

Hình 3.58 Ảnh SEM mẫu 20.9 có x=0,8

103

73.

Hình 3.59 Ảnh SEM mẫu 21.9 có x=1,0

103

74.

Hình 3.60 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCr2O4

75.

Hình 3.61 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCr1.8Fe0.2O4

76.

Hình 3.62 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCr1.6Fe0.4O4

77.

Hình 3.63 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCr1.4Fe0.6O4

78.

Hình 3.64 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCr1.2Fe0.8O4

79.

Hình 3.65 Phổ hấp thụ UV-Vis của mẫu NiCrFeO4

104


DANH MỤC BẢNG BIỂU

STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG

TRANG

1

Bảng 1.1 Màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ

2

Bảng

3

Bảng

4

Bảng 2.1 Thành phần phối liệu kéo men

42

5

Bảng 3.1 Thành phần nguyên liệu khi chế tạo tiền chất

57

6

Bảng 3.2 Một số thông số về phổ XRD của các mẫu sau nung

63

7

Bảng 3.3

8

Bảng 3.4a Một số đặc điểm về phổ hấp thụ UV – Vis

68

9

Bảng 3.4b Màu sắc men gốm của các mẫu 1.9 – 6.9

69

10

Bảng 3.5 Thành phần phối liệu chế tạo s n

70

11

Bảng 3.6 Màu sắc và đặc tính của màng s n

71

12

Bảng 3.7 Thành phần bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình

72

13

Bảng 3.8 Thành phần khoáng xỉ kẽm oxit

74

14

Bảng 3.9 Thành phần mẫu 3

77

15

Bảng

Một số thông số về phổ XRD của các mẫu 10.9 – 15.9

84

16

Bảng

Màu sắc và các thông số màu của men mẫu 10.9 – 15.9

86

17

Bảng

12 Các mẫu tiền chất đi từ các muối nguyên liệu

18

Bảng

13

19

Bảng

14 Các mẫu tiền chất đi từ các muối nguyên liệu

ột số hệ spinen AB2O4 ứng với các màu sắc hác
nhau
3 Thành phần hóa học của bùn đỏ, % khối lượng

Một số thông số về phổ XRD của mẫu 3 nung ở các
nhiệt độ khác nhau

Thông số mạng và ích thước hạt gần đ ng của các
mẫu
và

6
11
33

65

87
91
94


STT KÝ HIỆU

NỘI DUNG

TRANG

20

Bảng

15 Một số thông số về phổ XRD của các mẫu sau nung

100

21

Bảng 3.16 Một số thông số về phổ XRD của các mẫu sau nung

102

22

Bảng 3.17 Một số đặc điểm về phổ hấp thụ UV - Vis

105

23

Bảng 3.18 Màu sắc men gốm của các mẫu 16.9 – 21.9

106


MỤC MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 3

1.1.Lý thuyết về chất màu ................................................................................. 3
1.1.1.

Bức xạ điện từ ....................................................................................... 3

1.1.2.

Tính chất hạt của ánh sáng ................................................................... 3

1.1.3.
1.1.4.

Tương tác giữa ánh sáng và vật rắn ...................................................... 4
Các nguyên tố gây màu ........................................................................ 6

1.1.5.

Nguyên nhân gây màu trong các khoáng vật ........................................ 7

1.1.5.1. Sự chuyển electron nội ..................................................................... 7
1.1.5.2. Sự chuyển electron giữa các nguyên tố hay sự chuyển điện tích ..... 7
1.1.5.3. Sự chuyển electron cảm ứng do khuyết tật tinh thể ......................... 8
1.1.5.4. Sự chuyển các dải năng lượng.......................................................... 8

1.2. Chất màu cho gốm...................................................................................... 9
1.2.1 Chất màu trên cơ sở mạng spinen ............................................................ 9
1.2.2 Chất màu trên cơ sở các mạng tinh thể khác ......................................... 12
1.2.3. Men và các phương pháp tạo màu cho gốm .......................................... 15
1.2.3.1 Men gốm .......................................................................................... 15
1.2.3.2 Các phương pháp tạo màu cho gốm ................................................ 17

1.3.Chất màu trong sơn ................................................................................... 19
1.4 Các phương pháp tổng hợp spinen ........................................................... 22
1.4.1 Phương pháp gốm .................................................................................. 22
1.4.2 Phương pháp đồng kết tủa .................................................................. 23

1.4.3 Phương pháp sol- gel .......................................................................... 24

1.5 Tổng hợp các spinen trên cơ sở kẽm/niken ferit và niken cromit. ............ 26
1.6. Giới thiệu về các nguồn thải liên quan : .................................................. 33
CHƯƠNG . PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 36

2.1 Các nguyên liệu và thiết bị cần thiết ....................................................... 36
2.2 Các phương pháp tổng hợp ....................................................................... 36
2.2.1 Tổng hợp các spinen Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 theo phương pháp
phân hủy tiền chất muối ................................................................................... 36
2.2.2 Tổng hợp ZnFe2O4 theo phương pháp phản ứng pha rắn ....................... 38
2.2.2.1 Điều chế ZnO từ xỉ kẽm oxit ............................................................. 38
2.2.2.2 Tổng hợp chất màu kẽm ferit từ bùn đỏ và kẽm oxit ........................ 38


2.2.3 Tổng hợp các spinen Zn1-xNixFe2O4 theo phương pháp đồng kết tủa từ
các dung dịch thải ............................................................................................ 39

2.3. Phương pháp tạo màu cho men gốm ........................................................ 42
2.4. Chế tạo sơn ............................................................................................... 43
2.5 Các phương pháp phân tích cấu trúc và tính chất ..................................... 45
2.5.1 Phương pháp phân tích nhiệt (DSC) ....................................................... 45
2.5.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ....................................................... 46
2.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM - Scanning Electron
Microscope) ..................................................................................................... 48
2.5.4 Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX - Energy dispersive Xray spectroscopy) ............................................................................................. 49
2.5.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ UV - VIS ............................................ 50
2.5.6 Phương pháp đo màu. ............................................................................. 51
2.5.7 Phương pháp xác định đặc tính màng sơn .............................................. 52
2.5.7.1 Phương pháp xác định độ nghiền mịn (TCVN 2091:2008): ............. 52

2.5.7.2 Phương pháp xác định khối lượng riêng của sơn bằng cốc đo tỷ trọng
(TCCS 04:2009/PPT-STH): .......................................................................... 53
2.5.7.3 Phương pháp xác định độ khô và thời gian khô – TCVN 2096: 199354
2.5.7.4 Phương pháp xác định độ bền va đập TCVN 2100-2:2007 .............. 55
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 57

3.1. Tổng hợp spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 theo phương pháp phân hủy tiền
chất muối ..................................................................................................... 57
3.1.1 Điều chế các tiền chất: ............................................................................ 57
3.1.2 Khảo sát sự biến đổi tiền chất theo nhiệt độ ........................................... 57
3.1.3 Ảnh hưởng của hàm lượng niken ........................................................... 58
3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung ................................................................. 64
3.1.5. Xác định hình thái của mẫu và cỡ hạt. ................................................... 65
3.1.6 Phổ hấp thụ UV - Vis............................................................................. 66
3.1.7 Khảo sát ứng dụng tạo màu cho men gốm ........................................... 69
3.1.8. Khảo sát ứng dụng tạo màu cho sơn ...................................................... 70

3.2. Tổng hợp kẽm ferit từ bùn đỏ .................................................................. 72
3.2.1 Xác định đặc tính bùn đỏ ........................................................................ 72
3.2.2 Điều chế bột kẽm oxit từ xỉ kẽm oxit .................................................... 73
3.2.3 Nghiên cứu tổng hợp chất màu kẽm ferit từ bùn đỏ .............................. 76


3.3. Tổng hợp spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 từ nguồn thải theo phương pháp
đồng kết tủa. .................................................................................................... 79
3.3.1. Điều chế các tiền chất ............................................................................ 79
3.3.2. Khảo sát sự biến đổi tiền chất theo nhiệt độ .......................................... 79
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng niken thế ...................................... 81
3.3.4. Hình thái và cỡ hạt ................................................................................. 85
3.3.5 Khảo sát ứng dụng tạo màu cho men gốm ........................................... 86

3.4. Tổng hợp spinen dạng NiCr2-xFexO4 theo phương pháp phân hủy tiền chất
muối sử dụng muối sắt (III)............................................................................. 87
3.4.1 Điều chế tiền chất muối: ......................................................................... 87
3.4.2. Khảo sát sự biến đổi tiền chất theo nhiệt độ ......................................... 88
3.4.3. Màu sắc, dạng pha sản phẩm và kích thước hạt gần đúng .................... 89
3.4.4 Hình thái sản phẩm và cỡ hạt.................................................................. 91
3.4.5 Đánh giá đặc tính quang của sản phẩm. ................................................ 92
3.4.6 Khảo sát tạo màu cho men gốm ............................................................ 93

3.5. Tổng hợp spinen dạng NiCr2-xFexO4 theo phương pháp phân hủy tiền chất
muối sử dụng muối sắt (II) .............................................................................. 94
3.5.1 Điều chế các tiền chất: ............................................................................ 94
3.5.2 Khảo sát sự biến đổi tiền chất theo nhiệt độ ........................................... 94
3.5.3 Ảnh hưởng của hàm lượng sắt ................................................................ 95
3.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung ............................................................... 101
3.5.5. Xác định hình thái của mẫu và cỡ hạt. ................................................. 102
3.5.7 Khảo sát ứng dụng cho men gốm ....................................................... 105
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 108
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG Ố ................... 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 111


1

MỞ ĐẦU
Chất màu được con người biết đến, nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phục vụ
cho đời sống sinh hoạt hàng nghìn năm nay kéo theo hệ thống nghiên cứu khoa học
về màu sắc rất phong phú, cơ bản. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây
sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một

ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, từ nghiên cứu đến triển khai
sản xuất và cung cấp sản phẩm ra thị trường với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng,
phong phú, đem lại lợi ích và giá trị kinh tế lớn. Tuy nhiên, việc tổng hợp chất màu
nói chung và chất màu vô cơ nói riêng là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây một số nước như Trung Quốc, Thái Lan,
Inđônêxia, Hàn Quốc… cũng đầu tư nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm cung
cấp ra thị trường và bán sang Việt Nam với giá thành cao hơn nhiều so với chi phí
để chế tạo. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng tại Việt Nam ngày càng lớn với những
yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. Vì vậy, việc phát
triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam là hết sức cần thiết, cần được quan
tâm nghiên cứu và triển khai nhằm có thể khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài
nguyên sẵn có, giảm chi phí sản xuất hay nhập khẩu.
Chất màu trên cơ sở mạng spinen chứa sắt – crôm – niken hay kẽm có nhiều
tính chất quý như bền nhiệt và hóa học được sử dụng làm chất màu cho gốm sứ,
sơn và chất dẻo. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu từ, phát
quang, xúc tác, hấp phụ cũng như sử dụng trong y học. Việc nghiên cứu tổng hợp
các chất màu này do vậy được nhiều nhà khoa học và các cơ sở sản xuất quan tâm.
Ngoài nguồn nguyên liệu hoá chất cơ bản, có thể tổng hợp các chất màu này đi từ
các nguồn nguyên liệu thứ cấp – các chất thải trong công nghiệp mạ, công nghiệp
thép, pin. Điều này có ý nghĩa trong việc xử lý môi trường theo hướng tái sử dụng.
Ở Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp các spinen từ
nhiều nguồn nhưng chưa có công trình nào đi từ nhiều nguồn thải khác nhau để tổng
hợp các spinen và nghiên cứu ứng dụng những sản phẩm này.
Từ nhận định trên đề tài của luận án được chọn là: ”Nghiên cứu tổng hợp
một số spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 từ một số nguồn nguyên liệu và
thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu”


1

MỞ ĐẦU
Chất màu được con người biết đến, nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phục vụ
cho đời sống sinh hoạt hàng nghìn năm nay kéo theo hệ thống nghiên cứu khoa học
về màu sắc rất phong phú, cơ bản. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây
sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một
ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, từ nghiên cứu đến triển khai
sản xuất và cung cấp sản phẩm ra thị trường với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng,
phong phú, đem lại lợi ích và giá trị kinh tế lớn. Tuy nhiên, việc tổng hợp chất màu
nói chung và chất màu vô cơ nói riêng là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây một số nước như Trung Quốc, Thái Lan,
Inđônêxia, Hàn Quốc… cũng đầu tư nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm cung
cấp ra thị trường và bán sang Việt Nam với giá thành cao hơn nhiều so với chi phí
để chế tạo. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng tại Việt Nam ngày càng lớn với những
yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. Vì vậy, việc phát
triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam là hết sức cần thiết, cần được quan
tâm nghiên cứu và triển khai nhằm có thể khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài
nguyên sẵn có, giảm chi phí sản xuất hay nhập khẩu.
Chất màu trên cơ sở mạng spinen chứa sắt – crôm – niken hay kẽm có nhiều
tính chất quý như bền nhiệt và hóa học được sử dụng làm chất màu cho gốm sứ,
sơn và chất dẻo. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu từ, phát
quang, xúc tác, hấp phụ cũng như sử dụng trong y học. Việc nghiên cứu tổng hợp
các chất màu này do vậy được nhiều nhà khoa học và các cơ sở sản xuất quan tâm.
Ngoài nguồn nguyên liệu hoá chất cơ bản, có thể tổng hợp các chất màu này đi từ
các nguồn nguyên liệu thứ cấp – các chất thải trong công nghiệp mạ, công nghiệp
thép, pin. Điều này có ý nghĩa trong việc xử lý môi trường theo hướng tái sử dụng.
Ở Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp các spinen từ
nhiều nguồn nhưng chưa có công trình nào đi từ nhiều nguồn thải khác nhau để tổng
hợp các spinen và nghiên cứu ứng dụng những sản phẩm này.
Từ nhận định trên đề tài của luận án được chọn là: ”Nghiên cứu tổng hợp
một số spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 từ một số nguồn nguyên liệu và

thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu”


1

MỞ ĐẦU
Chất màu được con người biết đến, nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phục vụ
cho đời sống sinh hoạt hàng nghìn năm nay kéo theo hệ thống nghiên cứu khoa học
về màu sắc rất phong phú, cơ bản. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây
sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một
ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, từ nghiên cứu đến triển khai
sản xuất và cung cấp sản phẩm ra thị trường với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng,
phong phú, đem lại lợi ích và giá trị kinh tế lớn. Tuy nhiên, việc tổng hợp chất màu
nói chung và chất màu vô cơ nói riêng là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây một số nước như Trung Quốc, Thái Lan,
Inđônêxia, Hàn Quốc… cũng đầu tư nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm cung
cấp ra thị trường và bán sang Việt Nam với giá thành cao hơn nhiều so với chi phí
để chế tạo. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng tại Việt Nam ngày càng lớn với những
yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. Vì vậy, việc phát
triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam là hết sức cần thiết, cần được quan
tâm nghiên cứu và triển khai nhằm có thể khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài
nguyên sẵn có, giảm chi phí sản xuất hay nhập khẩu.
Chất màu trên cơ sở mạng spinen chứa sắt – crôm – niken hay kẽm có nhiều
tính chất quý như bền nhiệt và hóa học được sử dụng làm chất màu cho gốm sứ,
sơn và chất dẻo. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu từ, phát
quang, xúc tác, hấp phụ cũng như sử dụng trong y học. Việc nghiên cứu tổng hợp
các chất màu này do vậy được nhiều nhà khoa học và các cơ sở sản xuất quan tâm.
Ngoài nguồn nguyên liệu hoá chất cơ bản, có thể tổng hợp các chất màu này đi từ
các nguồn nguyên liệu thứ cấp – các chất thải trong công nghiệp mạ, công nghiệp
thép, pin. Điều này có ý nghĩa trong việc xử lý môi trường theo hướng tái sử dụng.

Ở Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp các spinen từ
nhiều nguồn nhưng chưa có công trình nào đi từ nhiều nguồn thải khác nhau để tổng
hợp các spinen và nghiên cứu ứng dụng những sản phẩm này.
Từ nhận định trên đề tài của luận án được chọn là: ”Nghiên cứu tổng hợp
một số spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 từ một số nguồn nguyên liệu và
thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu”


1

MỞ ĐẦU
Chất màu được con người biết đến, nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phục vụ
cho đời sống sinh hoạt hàng nghìn năm nay kéo theo hệ thống nghiên cứu khoa học
về màu sắc rất phong phú, cơ bản. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây
sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một
ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, từ nghiên cứu đến triển khai
sản xuất và cung cấp sản phẩm ra thị trường với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng,
phong phú, đem lại lợi ích và giá trị kinh tế lớn. Tuy nhiên, việc tổng hợp chất màu
nói chung và chất màu vô cơ nói riêng là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây một số nước như Trung Quốc, Thái Lan,
Inđônêxia, Hàn Quốc… cũng đầu tư nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm cung
cấp ra thị trường và bán sang Việt Nam với giá thành cao hơn nhiều so với chi phí
để chế tạo. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng tại Việt Nam ngày càng lớn với những
yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. Vì vậy, việc phát
triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam là hết sức cần thiết, cần được quan
tâm nghiên cứu và triển khai nhằm có thể khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài
nguyên sẵn có, giảm chi phí sản xuất hay nhập khẩu.
Chất màu trên cơ sở mạng spinen chứa sắt – crôm – niken hay kẽm có nhiều
tính chất quý như bền nhiệt và hóa học được sử dụng làm chất màu cho gốm sứ,
sơn và chất dẻo. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu từ, phát

quang, xúc tác, hấp phụ cũng như sử dụng trong y học. Việc nghiên cứu tổng hợp
các chất màu này do vậy được nhiều nhà khoa học và các cơ sở sản xuất quan tâm.
Ngoài nguồn nguyên liệu hoá chất cơ bản, có thể tổng hợp các chất màu này đi từ
các nguồn nguyên liệu thứ cấp – các chất thải trong công nghiệp mạ, công nghiệp
thép, pin. Điều này có ý nghĩa trong việc xử lý môi trường theo hướng tái sử dụng.
Ở Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp các spinen từ
nhiều nguồn nhưng chưa có công trình nào đi từ nhiều nguồn thải khác nhau để tổng
hợp các spinen và nghiên cứu ứng dụng những sản phẩm này.
Từ nhận định trên đề tài của luận án được chọn là: ”Nghiên cứu tổng hợp
một số spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 từ một số nguồn nguyên liệu và
thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu”


1

MỞ ĐẦU
Chất màu được con người biết đến, nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phục vụ
cho đời sống sinh hoạt hàng nghìn năm nay kéo theo hệ thống nghiên cứu khoa học
về màu sắc rất phong phú, cơ bản. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây
sản xuất chất màu đã được nghiên cứu và đi vào thương mại từ lâu, hình thành một
ngành công nghiệp sản xuất chất màu khá hoàn chỉnh, từ nghiên cứu đến triển khai
sản xuất và cung cấp sản phẩm ra thị trường với chất lượng cao, mẫu mã đa dạng,
phong phú, đem lại lợi ích và giá trị kinh tế lớn. Tuy nhiên, việc tổng hợp chất màu
nói chung và chất màu vô cơ nói riêng là một lĩnh vực khá mới mẻ ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây một số nước như Trung Quốc, Thái Lan,
Inđônêxia, Hàn Quốc… cũng đầu tư nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm cung
cấp ra thị trường và bán sang Việt Nam với giá thành cao hơn nhiều so với chi phí
để chế tạo. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng tại Việt Nam ngày càng lớn với những
yêu cầu ngày càng khắt khe về chất lượng, mẫu mã, chủng loại. Vì vậy, việc phát
triển ngành công nghiệp chất màu tại Việt Nam là hết sức cần thiết, cần được quan

tâm nghiên cứu và triển khai nhằm có thể khai thác sử dụng hiệu quả nguồn tài
nguyên sẵn có, giảm chi phí sản xuất hay nhập khẩu.
Chất màu trên cơ sở mạng spinen chứa sắt – crôm – niken hay kẽm có nhiều
tính chất quý như bền nhiệt và hóa học được sử dụng làm chất màu cho gốm sứ,
sơn và chất dẻo. Ngoài ra nó còn được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu từ, phát
quang, xúc tác, hấp phụ cũng như sử dụng trong y học. Việc nghiên cứu tổng hợp
các chất màu này do vậy được nhiều nhà khoa học và các cơ sở sản xuất quan tâm.
Ngoài nguồn nguyên liệu hoá chất cơ bản, có thể tổng hợp các chất màu này đi từ
các nguồn nguyên liệu thứ cấp – các chất thải trong công nghiệp mạ, công nghiệp
thép, pin. Điều này có ý nghĩa trong việc xử lý môi trường theo hướng tái sử dụng.
Ở Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, tổng hợp các spinen từ
nhiều nguồn nhưng chưa có công trình nào đi từ nhiều nguồn thải khác nhau để tổng
hợp các spinen và nghiên cứu ứng dụng những sản phẩm này.
Từ nhận định trên đề tài của luận án được chọn là: ”Nghiên cứu tổng hợp
một số spinen dạng Zn1-xNixFe2O4 và NiCr2-xFexO4 từ một số nguồn nguyên liệu và
thăm dò khả năng ứng dụng làm chất màu”


2
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu tổng hợp và xác định đặc tính một số hệ
dạng spinen trên cơ sở kẽm ferit và niken cromit có màu sắc thay đổi và cỡ hạt mịn
đi từ nguồn nguyên liệu hóa chất cơ bản hay tái chế chất thải công nghiệp. Các
nhiệm vụ chính của luận án là:
(1) Tổng hợp và xác định đặc tính kẽm ferit và kẽm ferit thế bởi niken theo
phương pháp phân hủy tiền chất muối.
(2) Tổng hợp và xác định đặc tính kẽm ferit theo phương pháp đồng kết tủa
đi từ nguồn xỉ kẽm oxit và bùn đỏ theo phương pháp phản ứng pha rắn.
(3) Tổng hợp kẽm ferit và kẽm ferit thế niken đi từ các nguồn thải chứa kẽm,
sắt và niken theo phương pháp đồng kết tủa.
(4) Tổng hợp và xác định đặc tính niken cromit thế sắt theo phương pháp

phân hủy tiền chất muối.
(5) Bước đầu khảo sát khả năng ứng dụng một số sản phẩm tạo màu cho
gốm và sơn.
Luận án đề cập về tính chất và phương pháp tổng hợp kẽm ferit, kẽm ferit thế
bởi niken và niken crômit thế sắt. Việc nghiên cứu thành công các nhiệm vụ trên
góp phần thúc đẩy ngành công nghiệp chất màu đang còn ở giai đoạn khởi đầu của
đất nước cũng như có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu hay tái sử dụng các
chất thải ra môi trường từ một số cơ sở sản xuất liên quan đến sản xuất nhôm oxit,
tẩy rỉ sắt và sản xuất pin.


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Lý thuyết về chất màu [34, 61, 69, 71]
c

1.1.1.

iện t

Bức xạ điện từ là sự phát và truyền năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Mỗi
sóng gồm hai thành phần điện trường và từ trường vuông góc với nhau và vuông
góc với phương truyền.

nh

S ng nh s ng

Phổ của bức xạ điện từ trải rộng từ tia γ (do các chất phóng xạ phát ra) có

bước sóng cỡ 10-12 m, qua tia Rơnghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng
ngoại và cuối cùng là sóng rađio (sóng vô tuyến điện) với bước sóng dài 105m. Ánh
sáng nhìn thấy nằm trong một vùng hẹp của phổ với bước sóng từ 0,4µm đến
0,7µm.
1.1.2. T nh chất h t c

nh s ng

Ánh sáng là một đề tài luôn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học
trên thế giới. Đến nay lý thuyết về ánh sáng đã được làm sáng tỏ và được dùng làm
cở sở để giải thích rất nhiều hiện tượng tự nhiên. Theo quan điểm lượng tử, bức xạ
điện từ là các hạt lượng tử hay photon. Mỗi photon mang một năng lượng ε được
xác định bởi phương trình:

  h  h

c



Trong đó: h- là hằng số Plăng, giá trị h = 6,63.10-34 J.s

(1.1)


4
Như vậy, năng lượng photon tỉ lệ thuận với tần số và tỉ lệ nghịch với bước
sóng của ánh sáng.
1.1.3. T

ng t c gi

nh s ng v vật r n

Khi chùm photon chiếu vào một chất rắn, sự tương tác diễn ra, điều này liên
quan đến lý thuyết lượng tử. Theo nguyên lý tán xạ bức xạ điện từ của Huygen, khi
các photon đến gần tiếp xúc với một chất rắn, các vectơ điện trường và từ trường
của các photon tới cặp đôi với các vectơ điện trường và từ trường của các electron
trong các nguyên tử của chất rắn. Tương tác này gồm 4 thành phần, cụ thể là:
R - bức xạ được phản xạ,
A - bức xạ được hấp thụ,
T - bức xạ được truyền qua
S - bức xạ được tán xạ.
Cơ chế này được minh họa ở hình 1.2 như sau:

nh

h t

ng t

photon v i h t r n

Ta có Io = IR + IA + IT + IS với:
+ Io là cường độ ánh sáng tới
+ IR, IA, IT, IS là cường độ ánh sáng được phản xạ, hấp thụ, truyền qua
và tán xạ
Trong trường hợp hấp thụ, năng lượng của photon làm thay đổi năng lượng
của nguyên tử hoặc phân tử trong chất rắn, dẫn đến làm nóng lên ở vị trí hấp thụ.

5
Khi photon truyền qua chất rắn (coi như chất rắn là trong suốt đối với chiều dài
sóng photon), không có tương tác nào xảy ra. Khi phản xạ (tán xạ), photon có thể va
chạm đàn hồi hoặc không đàn hồi với các nguyên tử chất rắn. Ở trường hợp va
chạm đàn hồi bước sóng không thay đổi, còn va chạm không đàn hồi làm thay đổi
bước sóng của các photon. Điều này có nghĩa là một phần năng lượng hấp thụ tạo ra
trạng thái “kích thích”, ở đó electron được chuyển lên vùng năng lượng cao hơn.
Trường hợp bước sóng photon phát ra không bị thay đổi, photon được gọi là “tán
xạ” và sự phản xạ là một va chạm đàn hồi.
Các công thức có thể áp dụng đối với các tính chất quang học của chất rắn
như sau:
Độ hấp thụ:
A = log 1 /T = log Io /I
Trong đó:

(1.2)

I: là cường độ ánh sáng đo được
Io: là cường độ ánh sáng tới

Độ truyền qua:
T = I / Io

(1.3)

Cường độ: Cường độ I được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị diện
tích của một chùm photon, tức là bức xạ điện từ.
Một phần cường độ ban đầu Io được hấp thụ, phần khác được truyền qua,
phần khác được tán xạ và một phần khác nữa được phản xạ. Các thành phần, S và

T, là các quá trình không phụ thuộc vào bước sóng của photon tới, trong khi R và A
chủ yếu là phụ thuộc vào bước sóng.
Trường hợp sự hấp thụ là rất nhỏ so với sự tán xạ, chất màu có màu trắng.
Trường hợp sự hấp thụ là cao hơn nhiều so với sự tán xạ ở trong vùng ánh sáng nhìn
thấy, chất màu có màu đen. Ở các chất màu có màu khác, sự hấp thu là chọn lọc
(phụ thuộc bước sóng). Chẳng hạn, một chất có màu lục khi chúng chỉ cho tia màu
lục đi qua hoặc nó hấp thụ tia màu đỏ và cho tất cả các tia khác đi qua. Bảng 1.1 sau
chỉ ra màu của các chất theo bước sóng ánh sáng bị hấp thụ.


6
Bảng

Màu

h t theo b

s ng nh s ng bị h p thụ

Bước sóng của

Năng lượng

Màu của ánh sáng

vạch hấp thụ (nm)

kj/mol

bị hấp thụ

<400

>299

Tia tử ngoại

Không màu

400 – 435

299 – 274

Tím

Lục – Vàng

435 – 480

274 – 249

Lam

Vàng

480 – 490

249 – 244

Lam – Lục nhạt

Cam

490 – 500

244 – 238

Lục – Lam nhạt

Đỏ

500 – 560

238 – 214

Lục

Đỏ tía

560 – 580

214 – 206

Lục – Vàng

Tím

580 – 595

206 – 200

Vàng

Lam

595 – 605

200 – 198

Cam

Lam – Lục nhạt

605 – 750

198 – 149

Đỏ

Lục – Lam nhạt

>750

<149

Tia hồng ngoại

Không màu

Màu của chất

1.1.4. C c nguy n tố g y m u
Các nguyên tố gây màu ở các chất rắn thường là các ion kim loại chuyển tiếp
ở trạng thái oxy hóa khác nhau. Nguyên tố kim loại chuyển tiếp là các nguyên tố mà
phân lớp d hoặc f chưa được điền đầy đủ các electron. Trong bảng hệ thống tuần
hoàn các nguyên tố chuyển tiếp bắt đầu từ chu kì 4 đến chu kì 7, ở các nhóm B. Các
nguyên tố chuyển tiếp có cấu hình electron dạng tổng quát là (n-1)d1-10ns1-2, họ
lantan và họ actini có cấu hình điện tử tổng quát dạng (n-2)f1-14 (n-1)d0-1 ns2. Các
dạng oxy hóa khác nhau của các nguyên tố chuyển tiếp được hình thành bằng cách
mất đi electron lớp ngoài cùng. Dưới tác dụng của trường tinh thể có sự phân tách
mức năng lượng của các ion kim loại chuyển tiếp và do vậy chúng có khả năng hấp
thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy và do vậy chúng có màu.


7
Trong tổng hợp chất màu, các ion kim loại chuyển tiếp được đưa vào phối
liệu dưới dạng các oxit hoặc muối có khả năng phân hủy nhiệt tạo thành oxit ở nhiệt
độ cao trong quá trình nung phối liệu màu.
1.1.5. Nguy n nh n g y m u trong c c kho ng vật
1.1.5.1.

Sự huyển ele tron nội

Sự hấp thụ ánh sáng dẫn đến sự kích thích của các electron nằm ở obitan d
hoặc f mà năng lượng tách ra của chúng nằm trong khoảng 25.000 – 140.000 J làm
cho ánh sáng truyền qua có màu. Cường độ màu tương quan với cường độ dải hấp
thụ.
Các ion của các nguyên tố thuộc họ lantan tạo ra màu trong một số khoáng
vật thông qua sự chuyển mức năng lượng của các electron 4f. Các dải hấp thụ ở
trường hợp này thường nhọn và yếu dẫn đến màu sắc nhạt.

Một số khoáng vật thuộc loại này gồm: monazite, bastnasite, xenotime,
gadolinite, một số apatite, calcite, scheelite, fluorite…
1.1.5.2.

Sự huyển ele tron giữ

nguyên tố h y sự huyển điện tí h

Sự chuyển điện tích xảy ra khi các electron chuyển dịch giữa các ion nằm
cạnh nhau trong một cấu trúc tinh thể. Sự chuyển dịch điện tích có thể diễn ra từ
kim loại sang phối tử hoặc từ phối tử sang kim loại hoặc từ kim loại sang kim loại.
Quá trình này về cơ bản là quá trình quang hóa oxy hóa khử và được kích hoạt trong
đa số các hợp chất bởi các tia cực tím có năng lượng cao.
Tuy nhiên, các dải hấp thụ có thể xuất hiện trong vùng khả kiến làm cho ánh
sáng truyền qua có màu. Rõ ràng là các bức xạ trong vùng 3000 – 6000 Å ứng với
năng lượng khoảng 95 -47 kcal, tương ứng với sự thay đổi về mặt năng lượng trong
nhiều phản ứng hóa học. Sự chuyển điện tích diễn ra thuận lợi khi các nguyên tố
nằm cạnh nhau trong một cấu trúc tinh thể có khả năng tồn tại ở nhiều mức oxi hóa
khác nhau, chẳng hạn: Fe+2 và Fe+3, Mn+2 và Mn+3, Ti+2 và Ti+3. Sự chuyển điện tích
diễn ra dễ dàng khi có sự mất cân bằng về điện tích do có sự thay thế đồng hình,
chẳng hạn, sự thay thế của Fe+2 và Mg+2 bởi các ion Al+3 và Fe+3. Các yếu tố này
(sự tồn tại ở nhiều mức oxi hóa và sự thay thế đồng hình của các nguyên tố không
đồng mức oxi hóa trong một cấu trúc tinh thể) có thể làm cho sự chuyển điện tích


8
xuất hiện nhờ những năng lượng kích thích nhỏ (ánh sáng kích thích ở trong vùng
khả kiến) và tạo ra màu trong các khoáng vật.
Cường độ của các dải phổ chuyển điện tích thường gấp từ 100 – 1000 lần so
với sự chuyển mức năng lượng của các electron 3d trong các ion kim loại chuyển

tiếp.
Một số khoáng vật có màu do sự chuyển điện tích gồm: augite, biotite,
cordierite, glaucophane và các khoáng vật amphibole.
1.1.5.3.

Sự huyển ele tron ảm ứng do khuy t tật tinh thể

Nhiều khoáng vật chủ yếu là các hợp chất của kim loại kiềm có chứa các tâm
màu, tâm màu là lỗ trống anion giữ lấy electron. Tâm màu có thể được tạo thành
trong tinh thể halogenua kim loại kiềm bằng các phương pháp khác nhau, ví dụ đun
nóng NaCl trong hơi kim loại natri. Tinh thể muối ăn giữ lấy nguyên tử Na tạo hợp
chất lệch với công thức hợp thức Na1+xCl (x rất nhỏ hơn 1) và trở nên có màu vàng
lục. Quá trình này xảy ra qua giai đoạn hấp thụ nguyên tử natri, rồi ion hóa nó trên
bề mặt tinh thể còn electron thì khuếch tán vào trong rồi bị giữ lại ở lỗ trống anion.
Electron này có năng lượng ứng với một mức nào đó trong một dãy mức năng
lượng có thể, và năng lượng cần thiết để chuyển electron từ mức này sang mức khác
nằm trong vùng khả kiến, do đó tinh thể có màu.
Một phương pháp khác tạo ra tâm màu là dùng bức xạ chiếu vào tinh thể. Ví
dụ dùng tia X chiếu vào tinh thể NaCl trong 30 phút thì tinh thể NaCl có màu vàng
rơm. Tâm màu phát sinh lúc này cũng là lỗ trống anion giữ electron nhưng không
liên quan đến thừa Na so với hợp thức. Hình như nó phát sinh ra trong tinh thể bằng
cách làm bứt ra một electron của anion Cl- nào đó trong tinh thể.
1.1.5.4.

Sự huyển

dải năng l ợng

Cơ chế tạo màu này liên quan tới những màu đậm của nhiều sunfua, asenua
và các khoáng vật khác có họ với chúng. Nguồn gốc màu của chúng là do sự chuyển

mức năng lượng từ vùng hóa trị tới vùng dẫn trong tinh thể, các đỉnh hấp thụ
thường nằm trong vùng khả kiến.
Do có sự chuyển các dải năng lượng mà dải màu sắc khá đa dạng.


9

nh

ải màu s

Các màu đối diện nhau được gọi là màu sắc bổ sung. Có sự tương phản, gây
được ấn tượng mạnh. Các màu gần nhau được gọi là sắc màu tương cận. Mỗi màu
có hai màu tương cận (đứng kề hai bên), khi sử dụng lặp lại để tạo ra một cảm giác
hài hòa và thống nhất của các nội dung.

1.2. Chất m u cho gốm [1, 3, 11, 13, 49, 98]
Ngày nay, những chất màu sử dụng cho gốm sứ thường là những chất màu
tổng hợp bền nhiệt. Chúng thường là các aluminat hoặc là các silicat thuộc loại
spinen, vilemit, granat, corundum, silimanit, trong một số trường hợp là các
photphat, molipdat, vonframat và vanadat. Các chất màu phải thỏa mãn yêu cầu vừa
có tính trang trí, vừa đòi hỏi phải chịu tác động khắc nghiệt của nhiệt độ, tác nhân
hóa học, môi trường …
Chất màu cho gốm sứ chủ yếu thuộc hệ dung dịch rắn (dung dịch rắn xâm
nhập hay dung dịch rắn thay thế), thường được tổng hợp dựa trên cơ sở đưa một số
ion kim loại chuyển tiếp hoặc đất hiếm vào mạng lưới tinh thể của chất nền khi
nung ở nhiệt độ cao để tạo những khoáng bền và tùy thuộc vào thành phần có màu
sắc thay đổi. Một số mạng chất nền thường dùng để tạo màu cho gốm được chỉ ra
dưới đây:
1 1 Chất m u tr n c sở m ng Spinen

Các chất màu oxít phức hợp có màu sắc thay đổi và thành phần đồng nhất
thích hợp cho nhiều mục đích ứng dụng. Các oxit phức hợp AB2O4 có cấu trúc