Kahverengi spinel sentezi: Sentezleme mekanizması ve kinetiğinin araştırılması

Abstract

Pigmentler seramik endüstrisinde seramik sırlarını renklendirmek amacıyla kullanılırlar ve genellikle metal oksitlerden veya metal oksit oluşturabilecek bileşiklerden elde edilir. Bu pigmentler yüksek sıcaklıklara dayanıklı olmalı ve kimyasal kararlılık göstermelidirler. Spinel yapısından dolayı pigmentler yüksek sıcaklıklarda kararlılık gösterdikleri için seramik uygulamalarında büyük öneme sahiptir. Birçok spinel yapıdaki kahverengi pigmentler, endüstride deneysel metodlarla üretilir. Ancak pigment üretiminin sentezleme mekanizması ve kinetiği üzerine çok az çalışma yapılmıştır. Renk kalitesi, istenilen pigment özelliği üzerine kompozisyonun, kalsinasyon sıcaklığının ve zamanın büyük etkisi vardır. Bu çalışmada, ZnO ile Fe2O3 ve Cr2O3 karışımı, kromit ve hematit kullanılarak Zn-Fe-Cr kahverengi spinelin sentezleme mekanizmasının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda spinel oluşumu üzerine sentezleme sıcaklığının etkisi; SEM, EDX gibi karakterizasyon teknikleri kullanılarak araştırılmıştır.

The pigments are used in the ceramic industry to color ceramic glazes and usually synthesized from metal oxides or compounds capable of forming metal oxides. They must show thermal and chemical stability at high temperatures and must be inert to the chemical action of the molten glaze. The development of pigments that are stable at high temperatures because of the spinel structure is of great interest to the ceramic applications. Many brown pigments composed of spinel structure manufactured in the industry by empirical methods. However, few studies are available on pigment synthesis kinetics and mechanisms. Composition, calcinations temperature and time have a huge effect on the color quality and desired pigment properties. In the present study, the synthesis mechanism of Zn-Fe-Cr spinels prepared by using ZnO with Fe2O3 and Cr2O3 mixtures or chromites or hematite was investigated. For this aim, the effect of the synthesis temperature on the spinel formation was characterized by using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDX).