尖晶石型钴蓝颜料制备与性能研究

论文摘要

本文采用沉淀法和柠檬酸盐凝胶自燃烧法制备了纳米钴蓝颜料，并在沉淀法基础上，掺杂Zn2+、Mg2+、Ni2+、Y3+金属离子制备复合型钴蓝颜料。通过X射线衍射分析技术（XRD）、热分析技术、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、电子显微分析技术对纳米钴蓝颜料及复合型钴蓝颜料进行了表征。对沉淀法制各的钴蓝颜料，讨论了反应温度、金属离子浓度、不同沉淀剂、不同原料、分散剂种类以及煅烧温度对钴蓝颜料晶体形貌、粒径大小及粒径分布的影响；而在柠檬酸盐凝胶自燃烧法中主要研究了柠檬酸量、反应温度、反应体系PH值、乙二醇量、热处理方法和煅烧温度等制备工艺条件；并对两种方法制备的钴蓝颜料着色性能、热稳定性能和红外吸收性能进行了比较。研究结果表明：沉淀法可制备出颜色鲜亮、粒径分布均匀、平均粒径为0．11μm具有尖晶石结构的钴蓝颜料，加入分散剂PEG-600可改善钴蓝颜料分散性；柠檬酸盐凝胶自燃烧法制备的钴蓝颜料煅烧温度比沉淀法低，但制得的钴蓝颜料颜色为淡蓝色，分散性较差，通过加入乙二醇对钴蓝颜料分散性稍有改善，并且经自蔓延燃烧后再煅烧比直接煅烧制备的钴蓝颜料分散性要好。两种方法制备的钴蓝颜料均有较好热稳定性，红外吸收性能没有明显变化，但着色性能不同，沉淀法制备的钴蓝颜料着色力较强。在复合钴蓝颜料研究中，通过掺杂Zn2+、Mg2+、Ni2+、Y3+离子对钴蓝颜料改性，研究了不同离子及同种离子不同浓度对钴蓝颜料的晶体结构、热稳定性能、着色性能和红外吸收性能的影响。研究表明：复合型钴蓝颜料仍为尖晶石型晶体结构，具有较好的热稳定性；掺杂不同金属离子可制备色相不同的钴蓝颜料，颜色可从暗绿色到深蓝色，并且在掺杂同种离子条件下，随着掺杂量的增加，着色力降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 钴蓝颜料的化学结构及显色机理
• 1.2.1 钴蓝颜料的结构
• 1.2.2 钴蓝颜料的显色机理
• 1.3 单一及复合钴蓝颜料制备工艺
• 1.3.1 固相反应法
• 1.3.2 液相法
• 1.3.3 气相法
• 1.4 钴蓝颜料性能表征
• 1.4.1 颜料检验项目
• 1.4.2 颜料检验方法
• 1.5 钴蓝颜料应用
• 1.6 本论文研究内容
• 2 沉淀法制备钴蓝颜料
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验工艺
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 工艺流程
• 2.2.3 样品制备
• 2.3 沉淀剂选择
• 2.4 反应温度对钴蓝颜料制备的影响
• 2.4.1 反应温度对制备前驱体反应时间影响
• 2.4.2 前驱体反应温度对钴蓝颜料晶型和粒径影响
• 2.5 钴蓝前驱体热分析
• 2.6 煅烧温度对钴蓝颜料晶形结构及形貌的影响
• 2.7 钴铝盐原料对煅烧温度及制备钴蓝颜料形貌的影响
• 2.8 金属离子浓度对钴蓝颜料影响
• 2.9 分散剂对制备钴蓝颜料分散性影响
• 2.10 钴蓝颜料着色力分析
• 2.11 钴蓝颜料红外分析
• 2.12 钴蓝颜料耐温性分析
• 2.13 本章小结
• 3 柠檬酸盐凝胶燃烧法制备钴蓝颜料
• 3.1 实验工艺
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 工艺流程
• 3.1.3 样品制备
• 3.2 不同柠檬酸含量干凝胶的燃烧特性
• 3.3 反应体系温度对制备钴蓝颜料影响
• 3.4 反应体系PH值对干凝胶形成的影响
• 3.5 金属离子浓度对钴蓝颜料制备的影响
• 3.6 乙二醇对合成过程的影响
• 3.6.1 乙二醇在凝胶形成过程中的作用
• 3.6.2 乙二醇对制备钴蓝颜料影响
• 3.7 干凝胶燃烧特性分析
• 3.8 不同热处理方法对钴蓝颜料的影响
• 3.9 煅烧温度对钴蓝颜料影响
• 3.10 钴蓝颜料着色力分析
• 3.11 钴蓝颜料红外分析
• 3.12 钴蓝颜料耐温性分析
• 3.13 本章小结
• 4 复合型钴蓝颜料制备及性能研究
• 4.1 掺杂复合型钴蓝颜料的制备
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 工艺流程
• xZn_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究'>4.2 Co_xZn_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究
• 2+离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响'>4.2.1 掺杂Zn²⁺离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响'>4.2.2 掺杂Zn²⁺离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料着色力的影响'>4.2.3 掺杂Zn²⁺离子对复合钴蓝颜料着色力的影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料耐热性影响'>4.2.4 掺杂Zn²⁺离子对复合钴蓝颜料耐热性影响
• xMg_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究'>4.3 Co_xMg_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究
• 2+离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响'>4.3.1 掺杂Mg²⁺离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响'>4.3.2 掺杂Mg²⁺离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料着色力的影响'>4.3.3 掺杂Mg²⁺离子对复合钴蓝颜料着色力的影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料耐热性影响'>4.3.4 掺杂Mg²⁺离子对复合钴蓝颜料耐热性影响
• xNi_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究'>4.4 Co_xNi_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究
• 2+离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响'>4.4.1 掺杂Ni²⁺离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响'>4.4.2 掺杂Ni²⁺离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料着色力的影响'>4.4.3 掺杂Ni²⁺离子对复合钴蓝颜料着色力的影响
• 2+离子对复合钴蓝颜料热稳定性影响'>4.4.4 掺杂Ni²⁺离子对复合钴蓝颜料热稳定性影响
• xY_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究'>4.5 Co_xY_1-xAl₂O₄复合钴蓝颜料的研究
• 3+离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响'>4.5.1 掺杂Y³⁺离子对复合钴蓝颜料晶型结构影响
• 3+离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响'>4.5.2 掺杂Y³⁺离子对复合钴蓝颜料红外吸收性能影响
• 3+离子对复合钴蓝颜料着色力的影响'>4.5.3 掺杂Y³⁺离子对复合钴蓝颜料着色力的影响
• 3+离子对钴蓝颜料热稳定性影响'>4.5.4 掺杂Y³⁺离子对钴蓝颜料热稳定性影响
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录