Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 7

Kết tinh từ dung dịch bão hòa, từ phản ứng trong dung dịch lỏng - lỏng, rắn – lỏng … -Cơ sở lý thuyết: + bản chất phản ứng trong dung dịch + giản đồ pha của hệ trong dung dịch + lý thuyết quá trình kết tinh Tính chất sản phẩm phụ thuộc: mức độ quá bão hòa trong dung dịch, tốc độ tạo mầm – phát triển mầm, tốc độ khuếch tán đến bề mặt kết tinh….
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 7 TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH TỪ DUNG DNCH CƠ SỞ LÝ THUYẾT-Kết tinh từ dung dịch bão hòa, từ phản ứng trongdung dịch lỏng - lỏng, rắn – lỏng …-Cơ sở lý thuyết: + bản chất phản ứng trong dung dịch + giản đồ pha của hệ trong dung dịch + lý thuyết quá trình kết tinh Tính chất sản phẩm phụ thuộc: mức độ quá bão hòa trong dung dịch, tốc độ tạo mầm – phát triển mầm, tốc độ khuếch tán đến bề mặt kết tinh…. 12/7/2010 604006- chương 7 1 TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH TỪ DUNG DNCH ÁP DỤNGDùng để chế tạo vật liệu ở dạng hạt với kích thước khác nhau,từ đơn tinh thể lớn đến dạng bột phân tán siêu mịn.CÁC PHƯƠNG PHÁPKết tinh từ dung dịch bão hòaPhương pháp kết tủa hóa học trong dung dịchPhương pháp kết tinh từ dung dịch các chất nóng chảy (đọc)Phương pháp sol –gelPhương pháp chế hóa thủy nhiệt (đọc) 12/7/2010 604006- chương 7 2 PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌCDựa vào phản ứng giữa các chất tham gia phản ứng đểtạo ra chất có độ hòa tan nhỏ nhất trong môi trườngphản ứng – tách ra khỏi hệ dưới dạng chất kém tan CaCO3↓ + CaCl2 CaCl2 + Na2CO3 Al(OH)3 ↓ + NaOH NaAlO2 + 2 H2O SiO2 + Cl2↑ SiCl4 + O2 Phản ứng hóa học xảy ra để tách chất kém tan làphản ứng trao đổi, thủy phân, hay oxi hóa – khử.12/7/2010 604006- chương 7 3 PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC Quá trình kết tủa: gồm ba giai đoạn -Tạo mầm -Phát triển tạo hạt sơ cấp -Già hóa kết tủa12/7/2010 604006- chương 7 4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC ĐIỀU CHẾ Al2O3 Phương pháp Bayer Dd NaOH noùng Natri aluminatboxit t0 Al(OH)3 Al2O3 Phương pháp kết tủa hóa học tập trung vào khâuchế biến Natri aluminat thành Al(OH)3 Có 2 phương pháp: cacbonat hóa và dihydrat hóa dung dịch aluminat 12/7/2010 604006- chương 7 5 Tính chất của dung dịch aluminat -Là hệ gồm 3 cấu tử Al2O3 – Na2O – H2O -Là hệ đồng nhất, độ bền vững phụ thuộc thành phần, modun kiềm αk , môi trường, nhiệt đô % Na2O α k = 1,645. % Al2O3 αk tăng giảm quá bão hòa Al2O3 tăng độ bền vững- Dung dịch aluminat là phức đơn nhân tích điện của ionnhôm: AlO2-, Al(OH)4-, AlO(OH)2-, Al(OH)4.2H2O- ….. 12/7/2010 604006- chương 7 6Tạo kết tủa Al(OH)3 bằng phương pháp cacbonat Phản ứng xảy ra: NaAlO2 + CO2 + H2O Al(OH)3 + Na2CO3 Thực ra quá trình xảy ra phức tạp: NaAlO2 + H2O Al2O3.3H2O + NaOH CO2 + NaOH Na2CO3 + H2O Modun kiềm giảm dần tạo kết tủa Al2O3.3H2O Mức độ tạo pha rắn phụ thuộc vào mức độ cacbonnat hóa Yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt là nhiệt độ và mầm tinhthể 12/7/2010 604006- chương 7 7Tạo kết tủa Al(OH)3 bằng phương pháp cacbonat -Nhiệt độ t>800C và có mầm thì cho hạt tinh thể lớn, nhiệt độ thấp tạo hạt nhỏ. -Không nên cacbonat hóa đến cùng vì silic dễ kết tủa cùng nhôm làm giảm độ sạch của sản phNm12/7/2010 604006- chương 7 8Tạo kết tủa Al(OH)3 bằng thủy phân khi có mầmNguyên tắc: thực hiện phản ứng thủy phân bằng nước vàcó chất tạo mầm chính là sản phNm thủy phân tuần hoàn . Dung dịch aluminat được khuấy trộn liên tục một thờigian khi có mặt các hạt kết tủa Al2O3.3H2OĐiều kiện phản ứng:- N hiệt độ >700C-Lượng mầm ≈ 1,4 -1,5 lần lượng Al2O3 trong dd aluminat lượng kết tủa thu được khi thủy phân chia 2 phần: phầntạo mầm (70%) + phần lọc rửa lấy sản phNm (30%) 12/7/2010 604006- chương 7 9Tạo kết tủa Al(OH)3 bằng thủy phân khi có mầmCác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình -Nhiệt độ -Nồng độ dung dịch aluminat -Modun kiềm -Lượng mầm hồi lưu -Thời gian thủy phân -Điều kiện quá trình liên tục hay gián đoạn -Khuấy trộn… 12/7/2010 604006- chương 7 10 PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL Khái niệm:Heä phaân taùn = dung moâi + chaát tan ( moâi tröôøng phaân taùn chaát phaân taùn)m = m dm (löôïng lôùn) m ct (löôïng nhoû) Raén Raén Loûng Loûng Khí Khí 12/7/2010 604006- chương 7 11 PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL Sol: là một dung dịch keo chứa các tiểu phân có kích thước từ ...