含钴的红色和红色调的紫色无机氧化物材料制造技术

本技术涉及具有Y(In,M)O3形式的六方ABO3结构的红色和红色调的紫色颜料，其中M取代了ABO3结构的三角双锥B位点中的In，并且其中M是含有Co2+和电荷补偿离子的混合物，或者M是含有Co2+和电荷补偿离子以及其他异价和等价离子的混合物。

Purple inorganic oxide materials with cobalt red and red tones

This technique involves a red and red color purple pigment with six party ABO3 structures in the form of Y (In, M) O3, in which M replace In in the trigonometric double cone B site of the ABO3 structure, and M is a mixture containing Co2+ and charge compensation ions, or M is a mixture of charges and charge compensation ions, and other valence and equivalent ions. Things.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含钴的红色和红色调的紫色无机氧化物材料
技术介绍
没有监管顾虑并且在有色玻璃的制备中稳定的红色和紫色颜料要么非常昂贵，如含金的“金锡紫(PurpleofCassius)”，要么暗淡无光，如Fe2O3红或CoAl2O4蓝与Fe2O3红的混合物。紫色含钴磷酸盐颜料Co3(PO4)2(PV14)和(NH4)CoPO4(PV49)在高温应用中不稳定，在玻璃中更是不稳定。相比之下，洋红Y(Co，Ti，In)O3颜料提供蓝色调的红色颜料，其在玻璃搪瓷应用中可稳定到至少650℃。
技术实现思路
主要化学是呈现红色至洋红色的Y(CoxTixIn1-2x)O3形式的钴和钛取代的钇铟氧化物。该主要技术的颜色被认为是由将二价钴向三角双锥配位环境中引入产生的。该技术另外的方面包括与另一金属取代协同地引入钴来提供其他颜色色调(shade)。该技术的另一个方面为ABO3六方结构材料，其是具有式A(M，M’)O3的红色调(red-shade)的紫色颜料，其中A为Y、La、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或它们的混合物；其中M＝Al、Ga、In、Cr、Fe、Ni、B、Mn或它们的混合物；其中M’为MA和MB阳离子的混合物；其中MA＝Co、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Ni或它们的混合物；其中MB＝Ti、Zr、Sn、Si、V、Sb、Nb、Mo、W、Ta、Bi或它们的混合物；其中MA中至少之一为Co；其中阳离子以与用来制备电中性六方氧化物的比例接近的比例存在。所述材料还可由下式限定：Y(In，M’)O3；YIn1-x(Co0.5Ti0.5)xO3；YIn1-x((Co，Zn)0.5Ti0.5)xO3；Y(In，Mn)1-x(Co0.5Ti0.5)xO3；和Y(In，Mn)1-x((Co，Zn)0.5Ti0.5)xO3，其中0＜x≤1。一般来说，M和M’为ABO3结构的三角双锥B位点中的In。M’可以是含有Co2+的混合物并且阳离子以与用来制备电中性六方氧化物形式的比例接近的比例存在。M可为A(M，M’)O3结构的三角双锥B位点中的In。此外，所述材料可具有YInO3形式的六方ABO3结构，In3+在三角双锥B位点中。该材料可用作涂料、油墨、玻璃、搪瓷、釉料、塑料或装饰性化妆品中的颜料。本技术还可定义为具有式AMM’O4的材料，其中A为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm，Yb、Lu、In、Ga或它们的混合物；其中M为Al、Ga、In、Cr、Fe、Ni、B、Mn、Ti、Zr、Sn、Si、V、Sb、Nb、Mo、W、Ta、Bi或它们的混合物；其中M’为Co、Zn、Mg、Cu、Ni或它们的混合物；其中M’中至少之一为Co并且其中Co存在于AMM’O4结构中的三角双锥位点中；阳离子可以与用来制备电中性六方氧化物的比例接近的比例存在。所述材料还可定义为具有AMM’O4形式的式的YbFe2O4结构。该材料也可用作涂料、油墨、玻璃、搪瓷、釉料、塑料或装饰性化妆品中的颜料。另外，M或M’可以是含有Co2+的混合物，其中阳离子以与用来制备电中性六方氧化物的比例接近的比例存在。式AMM’O4和A(M，M’)O3的化合物可使用在真空下、在空气中或在包含氮气、氩气以及它们的混合物的惰性气氛中加热反应混合物的步骤来制备。合成步骤可还包括用选自硅、一氧化硅、碳、锑(III)氧化物和钴金属的还原性物质处理反应混合物，粉碎反应混合物，用水、酸、碱或溶剂洗涤反应混合物，和使用一种或多种矿化剂。附图说明图1：实施例1-6的压制粉末的反射光谱(％R对nm)的叠加。在空气中煅烧的实施例1-3是棕色的。在无还原剂的情况下于氩气中煅烧的实施例4是红棕色的。用硅作为还原剂在氩气中煅烧的实施例5比实施例4略微更红。用碳作为还原剂在氩气中煅烧的实施例6是洋红色的。图2：实施例7和8的压制粉末的反射光谱(％R对nm)的叠加。实施例7和实施例8二者均在氩气中煅烧并用钴(II)氧化物CoO制备。实施例7在无还原剂的情况下制备，是红棕色的。实施例8用粉状钴金属作为钴源和还原剂制备，是洋红色的。图3：实施例106至110的压制粉末的反射光谱(％R对nm)的叠加。图4：实施例124、126、128、130和132的压制粉末的反射光谱(％R对nm)的叠加。图5：实施例160、162和164的压制粉末的反射光谱(％R对nm)的叠加。具体实施方式本技术涉及具有Y(In，M)O3形式的六方ABO3结构的红色和红色调的紫色颜料，其中M取代了ABO3结构的三角双锥B位点中的In，并且其中M是含有Co2+和电荷补偿离子的混合物，或者M是含有Co2+和电荷补偿离子以及其他异价和等价离子的混合物。样品组合物可通过常规的固态陶瓷方法制备，其中将试剂如金属氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐或氢氧化物的化学计量比前体混合物在陶瓷坩埚中于高温例如800℃至1400℃下充分混合并煅烧达给定的时间(例如1至12小时)，从而导致离子的相互扩散、各种反应、和最终产物的形成。也可通过其他方法制备充分混合的样品前体，例如，沉淀、水热、溶胶-凝胶和燃烧方法。高温固态反应中通常使用少量称为矿化剂或助熔剂的添加剂，这样的添加剂会通过熔体、共晶体或反应性气相的形成而有助于期望的结晶相的形成和/或有助于反应性物种的扩散。以前体组合物的1至5重量％之间的添加率使用矿化剂常常会提高所需产物相的收率和/或允许降低形成所需产物相所需要的煅烧温度。常见的矿化剂包括但不限于碱金属和碱土金属盐，例如金属氢氧化物、卤化物、碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐；金属氧化物如钼、钨、钒和铋氧化物；以及硼氧化物如硼酸、氧化硼或四硼酸钠。就本技术的目的而言，还原性物质、还原性试剂或还原剂定义为通常通过供给一个或多个电子来还原在氧化还原反应中的另一化学物种的元素或化合物。如果其已失去电子，就说还原剂被氧化了。另外，该物质可创造在其中其他物质不能氧化的环境。高温固态反应常常产生粒径大于颜料用途之所需的最终产物。就本技术的目的而言，粉碎材料定义为通过机械手段减小烧制合成产物的粒径，所述机械手段不限于介质研磨、喷射研磨或辊研磨。在合成工艺过程中，材料可能需要洗涤或清洁步骤，其中去除不希望有的和/或副产物离子和盐。各种酸、碱和溶剂是有用的洗涤剂。就本技术的目的而言，酸、碱和溶剂包括酸如乙酸、盐酸和硫酸以及碱如乙酸钠、碳酸钠和氢氧化钠的溶液。溶剂可包括醇如甲醇、乙醇、异丙醇或其他有机液体如丙酮、甲基乙基酮、己烷和甲苯。当溶质金属氧化物的金属离子被引入到金属氧化物溶剂的晶格位点中时，将形成金属氧化物的置换固溶体。均相固溶体相的形成依赖于许多因素的平衡，包括金属离子的氧化态、离子半径和电负性以及溶质和溶剂金属氧化物的晶体结构。在一些情况下，固溶体可在两个端员(endmember)氧化物的整个组成范围内形成，如由Cr2O3和Al2O3的反应形成的固溶体(CrxAl1-x)2O3，其中x从0到1变化。在其他情况下，固溶体将仅在给定的x范围内形成均匀相。在溶剂金属氧化物中的位点处由相同氧化态的金属离子的取代为等价取代。在具有异价取代的固溶体中，原始金属氧化物溶剂结构中的离子被不同电荷的离子所代替。这可能导致阳离子或阴离子空位，或者在结构中通常未填充的空穴中填隙式地引入电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有式A(M,M’)O3的ABO3材料，其中A为Y、La、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或它们的混合物；其中M＝Al、Ga、In、Cr、Fe、Ni、B、Mn或它们的混合物；其中M’为MA和MB阳离子的混合物；其中MA＝Co、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Ni或它们的混合物；其中MB＝Ti、Zr、Sn、Si、V、Sb、Nb、Mo、W、Ta、Bi或它们的混合物；其中MA中至少之一为Co；其中阳离子以与用来制备电中性六方氧化物的比例接近的比例存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.23 US 62/245,3771.一种具有式A(M,M’)O3的ABO3材料，其中A为Y、La、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或它们的混合物；其中M＝Al、Ga、In、Cr、Fe、Ni、B、Mn或它们的混合物；其中M’为MA和MB阳离子的混合物；其中MA＝Co、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Ni或它们的混合物；其中MB＝Ti、Zr、Sn、Si、V、Sb、Nb、Mo、W、Ta、Bi或它们的混合物；其中MA中至少之一为Co；其中阳离子以与用来制备电中性六方氧化物的比例接近的比例存在。2.根据权利要求1所述的材料，其中所述式选自：YIn1-x(Co0.5Ti0.5)xO3YIn1-x((Co,Zn)0.5Ti0.5)xO3Y(In,Mn)1-x(Co0.5Ti0.5)xO3Y(In,Mn)1-x((Co,Zn)0.5Ti0.5)xO3其中0<x≤1。3.根据权利要求1所述的材料，其中M和M’在ABO3结构的三角双锥B位点中。4.根据权利要求1所述的材料，其中M’为含有Co2+的混合物，并且其中阳离子以与用来制备电中性六方氧化物形式的比例接近的比例存在。5.根据权利要求1所述的材料，所述材料为具有Y(In,M’)O3形式的六方ABO3结构的红色调的紫色颜料。6.根据权利要求1所述的材料，其中M为所述A(M,M’)O3结构的三角双锥B位点中的In。7.根据权利要求1所述的材料，所述材料具有YInO3形式的六方ABO3结构，In3+在三角双锥B位点中。8.根据权利要求1所述的材料，其用作涂料、油墨、玻璃、搪瓷、釉料、塑料或装饰性化妆品中的颜料。9.一种具有式AMM’O4的材料：其中A为Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、In、Ga或它们的混合物；其中M为Al、Ga、In、Cr、Fe、Ni、B、Mn、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·科姆斯托克，A·E·史密斯，
申请(专利权)人：谢珀德颜色公司，
类型：发明
国别省市：美国,US