一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法技术

一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，属于化工材料制备领域，以环氧丙烷为胶凝剂，氯化铜和氯化铬为原料，无水乙醇为溶剂，采用环氧丙烷溶胶凝胶法成功制备出尖晶石型CuCr

Method for preparing copper chromium black by low temperature sol-gel process of propylene oxide

A kind of epoxy propane low temperature sol-gel preparation method of copper chromium black, which belongs to the field of preparation of chemical material, epoxy propane as gelling agent, copper chloride and chromium chloride as raw material, ethanol as solvent, using epoxy propane sol-gel method successfully prepared spinel CuCr

【技术实现步骤摘要】
一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法
本专利技术属于化工材料制备领域，尤其涉及一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法。
技术介绍
铜铬黑颜料化学性质非常稳定，它具有耐高温、耐晒、耐候、耐酸碱、耐溶剂、不迁移、易分散等性能。在铜铬黑颜料中，铜和铬两种金属离子已牢固地结合于晶格中，不再呈现重金属为人体吸收后的毒性，因此可以视为无毒的颜料。铜铬黑（CuCr2O4）是一种具有尖晶石型晶体结构的黑色混相金属氧化物，由于具有优良的遮盖力、耐化学品性能，卓越的耐高温、耐候性、户外稳定和不扩散等性能，在陶瓷、搪瓷、室外用的钢卷涂料、氟树脂、有机硅、聚酯、长效涂料和工程塑料等领域获得了广泛应用。尖晶石型复合金属氧化物是一类极其重要的无机粉体材料，广泛应用于耐热涂料、磁性材料、催化剂、电极材料等方面。通常尖晶石型晶体结构由高温固相方法来合成，但此种方法合成的产物颗粒其粒径较大。近年来，纳米材料因具有优良的微观特性而备受瞩目。在混相金属氧化物纳米材料的制备方法中，溶胶凝胶法比微乳液法、共沉淀法等方法更具优势，如化学均一性好，使得合成混相金属氧化物时反应温度急剧降低，进而减少了因高温过程而导致颗粒的团聚现象。在溶胶-凝胶形成中，不同原料的水解活性不同，从而导致凝胶的化学均一性不同。化学均一性差的凝胶需更高煅烧温度和更长的保温时间。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法。本专利技术的技术方案为：一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按摩尔比n(Cr):n(Cu)=2:1精确称取六水合三氯化铬和二水合氯化铜，并加入无水乙醇使其溶解，配制金属离子无水乙醇溶液；（2）按n(PO):n(Cu2++Cr3+)=1~5:1的计量比，量取环氧乙烷，加入金属乙醇溶液中；（3）设定水浴温度，将混合溶液放置于恒温水浴锅中，固定好搅拌装置，调节搅拌速度；（4）搅拌一段时间后，水合金属离子逐渐与环氧丙烷发生反应，形成浅绿色透明溶胶，继续恒温搅拌至形成深绿色凝胶，停止搅拌；（5）将湿凝胶置于电热鼓风干燥箱中干燥，即得深绿色干凝胶；（6）干凝胶经高能球磨0.5h，所得粉末转入坩埚，放置于马弗炉煅烧，保温2-3h后，随炉冷却至室温即得铜铬黑产品。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥温度为100℃-110℃。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥时间为1h。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，所述马弗炉的煅烧温度为500~800℃。本专利技术的技术效果在于：本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，以环氧丙烷为胶凝剂，氯化铜和氯化铬为原料，无水乙醇为溶剂，采用环氧丙烷溶胶凝胶法成功制备出尖晶石型CuCr2O4产品，其平均粒径为50~60nm。环氧丙烷溶胶法所制备的CuCr2O4产品性能与SA溶胶凝胶法所制产品相近，均优于熔盐法所制产品和市售产品。具体实施方式实施例1一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，包括如下步骤：（1）按摩尔比n(Cr):n(Cu)=2:1精确称取六水合三氯化铬和二水合氯化铜，并加入无水乙醇使其溶解，配制金属离子无水乙醇溶液；（2）按n(PO):n(Cu2++Cr3+)=1:1的计量比，量取环氧乙烷，加入金属乙醇溶液中；（3）设定水浴温度，将混合溶液放置于恒温水浴锅中，固定好搅拌装置，调节搅拌速度；（4）搅拌一段时间后，水合金属离子逐渐与环氧丙烷发生反应，形成浅绿色透明溶胶，继续恒温搅拌至形成深绿色凝胶，停止搅拌；（5）将湿凝胶置于电热鼓风干燥箱中干燥，即得深绿色干凝胶；（6）干凝胶经高能球磨0.5h，所得粉末转入坩埚，放置于马弗炉煅烧，保温3h后，随炉冷却至室温即得铜铬黑产品。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥温度为100℃。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥时间为1h。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，所述马弗炉的煅烧温度为500℃。由于胶凝剂和水的用量均会影响凝胶的形成，而以无水乙醇作为溶剂，基本排除了水含量的干扰，并且对于所有凝胶样品的制备，金属离子的无水乙醇溶液体积都控制在100mL。环氧丙烷的用量能显著影响凝胶的形成，当n(PO):n(Cu2++Cr3+)=1:1时，凝胶形成速度较慢，此时反应体系中PO浓度相对较低，亲核加成反应不能使水合金属离子完全反应，使得部分金属离子仍然已游离态存在，此导致形成不均匀的溶胶；随着环氧丙烷用量的增加，凝胶形成所需时间减少，当n(PO):n(Cu2++Cr3+)=3:1时，反应体系能够提供足够多的环氧丙烷，使得水合金属离子均与环氧丙烷发生亲核加成反应，因而仅需40min便可形成均匀稳定的绿色凝胶；而当进一步增大环氧丙烷的用量，过量的环氧丙烷阻碍了亲核反应的进行，形成凝胶所需的时间增加。因此，环氧丙烷的加入量以n(PO):n(Cu2++Cr3+)=3:1为宜。在煅烧温度为500℃时，所合成的样品的中并没有出现尖晶石型晶体的特征，因此，基本上没有目标晶体产生，所形成物质全部是氧化铜和三氧化二铬；当煅烧温度为600℃，仍有少量的氧化铜和三氧化二铬的吸收峰，说明在此温度下已经有目标晶体开始生成；当反应温度继续升高至700℃。因此，可以认为在700℃合成了单一晶相的CuCr2O4，反应进行的很完全。继续增加煅烧温度，晶体的特征衍射峰变得更加尖锐，峰的强度增大，峰宽变窄，其晶化特征更加明显，晶体的结晶度更趋完美。对700℃煅烧3h按照Scherrer公式计算，得出CuCr2O4样品的平均粒径为50-60nm。锻烧温度对CuCr2O4晶型有很大影响，当锻烧温度为500℃时，样品的成分为氧化物，没有出现尖晶石型CuCr2O4，且分散性差。当煅烧温度达到600℃，此时开始出现尖晶石型铜铬黑晶体，但仍存在大量的氧化铜和三氧化二铬。温度为700℃时，混合物全部转化为尖晶石型结构CuCr2O4，晶体完全形成，此时晶体粒径较小、粒度分布均匀，并且分散性良好。当温度继续升高至800℃，CuCr2O4晶体结构更加规整，但粒径增大且分布不均匀，大量粒子产生团聚现象。实施例2一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按摩尔比n(Cr):n(Cu)=2:1精确称取六水合三氯化铬和二水合氯化铜，并加入无水乙醇使其溶解，配制金属离子无水乙醇溶液；（2）按n(PO):n(Cu2++Cr3+)=3:1的计量比，量取环氧乙烷，加入金属乙醇溶液中；（3）设定水浴温度，将混合溶液放置于恒温水浴锅中，固定好搅拌装置，调节搅拌速度；（4）搅拌一段时间后，水合金属离子逐渐与环氧丙烷发生反应，形成浅绿色透明溶胶，继续恒温搅拌至形成深绿色凝胶，停止搅拌；（5）将湿凝胶置于电热鼓风干燥箱中干燥，即得深绿色干凝胶；（6）干凝胶经高能球磨0.5h，所得粉末转入坩埚，放置于马弗炉煅烧，保温2h后，随炉冷却至室温即得铜铬黑产品。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥温度为110℃。本专利技术所述的环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，干燥箱的干燥时间为1h本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按摩尔比

【技术特征摘要】
1.一种环氧丙烷低温溶胶凝胶法制备铜铬黑的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按摩尔比n(Cr):n(Cu)=2:1精确称取六水合三氯化铬和二水合氯化铜，并加入无水乙醇使其溶解，配制金属离子无水乙醇溶液；（2）按n(PO):n(Cu2++Cr3+)=1~5:1的计量比，量取环氧乙烷，加入金属乙醇溶液中；（3）设定水浴温度，将混合溶液放置于恒温水浴锅中，固定好搅拌装置，调节搅拌速度；（4）搅拌一段时间后，水合金属离子逐渐与环氧丙烷发生反应，形成浅绿色透明溶胶，继续恒温搅拌至形成深绿色凝胶，停止搅拌；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝青，
申请(专利权)人：陕西环珂生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61