Síntesis de pigmentos cerámicos a partir de cromitas de estructura tipo espinela por el método no convencional de pirólisis de aerosol con llama con alimentación líquida

Abstract

Resumen: La síntesis de pigmentos cerámicos se realiza tradicionalmente por la ruta de reacción en estado sólido, el cual es un proceso que involucra alto consumo energético, tiempos de reacción prolongados y adición de agentes fundentes potencialmente perjudiciales para el medio ambiente. Mediante el uso de métodos no convencionales es posible mejorar el proceso de obtención de pigmentos cerámicos, permitiendo obtener un producto de igual calidad, así como disminuir los impactos ambientales y obtener productos con mayor calidad. En este estudio se implementó el método de síntesis, pirólisis de aerosol con llama con alimentación líquida (LF-FSP), obteniendo los sistemas basados en cromo y en aluminio, MCr2O4 (M=Co, Zn) y Zn1-xCoxAl2O4, respectivamente, con el fin de evaluar el desarrollo del color y la distribución de tamaño de las partículas de los pigmentos cerámicos de estructuras complejas obtenidos, buscando características morfológicas y ópticas adecuadas. Este texto se inicia con una introducción al problema de investigación planteado, seguido del estado del arte que abarca los conceptos y fundamentos básicos correspondientes a los pigmentos cerámicos y su síntesis. Posteriormente se muestra la metodología utilizada durante la investigación, seguida de los resultados y el análisis de los mismos. Finalmente se presentan las conclusiones obtenidas a partir del desarrollo experimental. Entre los resultados obtenidos, se logró desarrollar un equipo de Pirólisis de aerosol con llama que permite realizar materiales cerámicos con estequiometrias controladas en cortos tiempos de pirólisis. Los materiales obtenidos presentaron morfologías esféricas y tamaños de partícula del orden de micrómetros hasta nanómetros, que abren campos de aplicación en el uso de nanopigmentos. Los materiales elaborados presentan estructuras cristalinas sin necesidad de tiempos prolongados de calcinación para obtener pigmentos de coloración estables.

Abstract: Traditional ceramic pigments synthesis is performed through solid state reaction route, which involve high energy consumption, long times of reaction and adding of agents which are unfriendly environmentally. Using non-conventional methods is possible improve the process to obtain ceramic pigments, allowing reduce environmental impacts and get products with a quality improved. In this thesis project was implemented the Liquid Feed Flame Spray Pyrolysis method (LF-FSP), obtaining the MCr2O4 (M=Co, Zn) and Zn1-xCoxAl2O4 (x between 0 and 1) systems, in order to evaluate the color develop and particle size distribution of ceramic pigments with complex structures, searching adequate morphology and optical features. This text start with the introduction about the research problem proposed, it follow to state of the art where are enunciated the basic concepts and fundamentals belonging to synthesis and ceramic pigments. Later, it is shown the methodology used during the research, follow to the results and the analysis. Finally are presented the conclusions obtained during the experimental procedure. Among the results it was possible developed a LF-FSP equipment to get ceramic materials with controlled stoichiometries in short pyrolysis times. The materials presented spherical morphologies and particle sizes from micrometers to nanometers range, which could open fields to nanopigments application. The materials obtained present crystal structures without long calcination times to get stable colors.