Värin mittaus metallihydroksidi, -oksihydroksidi ja -oksidinäytteistä sekä korrelaatio hapetusasteeseen ja faasimuutoksiin

Abstract

Toimeksiantajalta saatu opinnäytetyöaihe oli kaksiosainen. Ensimmäisessä osassa perehdyttiin prekursorilopputuotteiden värinmittaukseen ja laadittiin lopputuotteiden värinmittaukselle ohje. Toisessa osiossa kuivattiin metallihydroksidia eri lämpötiloissa hapen tai typen läsnä ollessa. Lisäksi kuivauksessa muodostunutta metallioksihydroksidia lämpökäsiteltiin lisää, tavoitteena muuttaa sen kemiallinen koostumus metallioksidiksi. Saatujen tulosten perusteella selvitettiin korreloivatko väri ja hapetusaste eri faasirakenteiden kanssa.

Teoriaosuudessa käsiteltiin valon ja värien ominaisuuksia, sekä värin syntymekanismeja aineiden atomitasolla. Tämän havainnollistamiseksi tarkasteltiin siirtymämetallien oksidisarjaa metallien suurimmalla mahdollisella hapetusasteella.

Hapetusasteen tiedettiin riippuvan näytteen faasista. Analyysitulokset osoittivat, että hapetusasteen ja värin välillä oli korrelaatio. Koska värin määritys oli huomattavasti helpompi ja nopeampi tehdä kuin hapetusasteen määritys, opinnäytetyön tuloksena saatiin potentiaalinen menetelmä näytteen faasin toteamiseen. Opinnäytetyöstä on salassapidonalaisena toimeksiantajalle toimitettu toimeksiantajan lomake ja värinmittausohje, sekä metallihydroksidin kemiallinen koostumus.

The thesis topic commissioned by the client consisted of two parts. The first part focused on the color measurement of precursor end products and the preparation of instructions for color measurement of the final products. In the second part, metal hydroxide was dried at different temperatures in the presence of either oxygen or nitrogen. In addition, the metal oxyhydroxide formed during drying was further heat-treated with the aim of converting its chemical composition into a metal oxide. Based on the results obtained, it was investigated whether color and oxidation state correlate with different phase structures.

The theoretical section discussed the properties of light and color, as well as the mechanisms by which color is formed at the atomic level. To illustrate these concepts, a series of transition-metal oxides were examined at the highest possible oxidation state of the metals.

The oxidation state was known to depend on the phase of the sample. The analysis results showed that there was a correlation between oxidation state and color. Since determining color was significantly easier and faster than determining the oxidation state, the outcome of the thesis was a potential method for identifying the phase of a sample. As confidential appendix, the client was provided with the client’s form, the color measurement instructions, and the chemical composition of the metal hydroxide.