一种莫来石包裹型γ-Ce2S3红色色料的制备方法及其制得的产品技术

本发明专利技术公开了一种莫来石包裹型γ

【技术实现步骤摘要】
一种莫来石包裹型
γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法及其制得的产品


[0001]本专利技术涉及无机颜料
，尤其涉及一种包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法及其制得的产品

技术介绍

[0002]红色色调内涵丰富、底蕴深厚，向来被人们视为喜庆、祥和、进取等一切美好事物的象征。目前使用的大多红色颜料中，硫硒化镉(CdS1‑
x
Se
x
)仍然是应用广泛且唯一能产生高温大红色调的无机色料，成功成为目前为止唯一应用在陶瓷行业中的大红色颜料。然而，其所含的剧毒重金属元素Cd在CdSe1‑
x
S
x
色料的生产、使用及后续废物处理过程中对人类生命安全及环境带来严重的不良影响，不利于绿色健康发展以及建设资源节约型、环境友好型社会。因此，迫切需要寻找一种可以替代CdSe1‑
x
S
x
的大红色料。
[0003]γ
‑
Ce2S3为立方Th3P4结构，属于I4
‑
3d空间群，是Ce2S3的高温相。其颜色鲜红、无毒性、热稳定性好、遮盖力强，能够强烈吸收紫外线；并且不溶于水及强碱(NaOH)溶液，在惰性气体和还原性气氛下的化学稳定性可达1500℃。为此，近年来正在作为一种无毒的红色颜料被开发应用于塑料等领域，以期取代普遍使用的硫化镉基有毒颜料。然而，γ
‑
Ce2S3易溶于酸并放出有毒硫化氢气体，在空气气氛下于350℃便氧化分解。为了提高其化学稳定性与温度稳定性，研究人员提出在γ
‑
Ce2S3外面包裹一层温度稳定性与化学稳定性强的物质来改善其性能。常用的包裹材料有氧化硅、氧化铝、氧化锆和硅酸锆等，虽然在一定程度上提高了色料的温度稳定性和化学稳定性，但仍然存在包裹效果差以及不耐高温等问题。因此，为扩大色料的应用范围和开展产业化，亟待开发一种新的包裹方法或包裹材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法，通过溶胶
‑
凝胶法制备氧化铝、氧化硅与氧化铈的混合前驱体粉末，再通过硫化升温处理，以获得化学稳定性和温度稳定性优异的莫来石包裹改性的γ
‑
Ce2S3红色色料，以扩大γ
‑
Ce2S3的使用领域和产业化应用。本专利技术另一目的在于提供利用上述莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法制得的产品。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供的一种莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)溶液的制备
[0008]将可溶性铈盐、铝盐、柠檬酸、尿素、碱金属离子或碱土金属离子，按照摩尔比Ce
3+
∶Al
3+
∶柠檬酸∶尿素∶碱金属离子或碱土金属离子＝1～3∶5～15∶1～3∶1～3∶0.1～0.2混合均匀并溶于水中，得到Al
3+
浓度为0.1～0.2mol/L的溶液A；
[0009]按照质量比正硅酸四乙酯∶乙醇＝1∶1～4，将正硅酸四乙酯溶于乙醇中混合均匀，得到溶液B；
[0010](2)前驱体粉末的制备
[0011]按照摩尔比Si
4+
∶Al
3+
＝2∶2.8～3.5，将所述溶液A与溶液B均匀混合后进行搅拌，然后将溶液进行凝胶化处理，所得凝胶经烘干后得到的干凝胶，经过研磨、煅烧，得到前驱体粉末；
[0012](3)硫化处理
[0013]所述前驱体粉末在惰性气氛下进行硫化升温处理，得到莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料。
[0014]进一步地，本专利技术所述步骤(2)中搅拌时间为2～3h；凝胶化处理温度为70～90℃，处理时间为24～36h；煅烧温度为170～600℃，煅烧时间为1～2h。
[0015]进一步地，本专利技术所述步骤(3)中惰性气氛为Ar气气氛，硫化升温处理制度为：将所述前驱体粉末放入Al2O3瓷舟中置于管式炉中央，通入保护气氛Ar气，以3～5℃/min的升温速率，由室温升温至300～500℃后，将Ar气通入装有CS2的洗气瓶中鼓泡提供硫源，继续升温至750～1000℃保温2～3h，然后再切换至Ar气保护气氛升温至1250～1300℃保温2～3h，保持Ar气气氛至炉内温度冷却至室温后，关闭Ar气气氛取出，即制得莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料。
[0016]上述方案中，本专利技术所述可溶性铈盐为六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·
6H2O)，铝盐为九水合硝酸铝，柠檬酸为一水合柠檬酸，碱金属离子通过硝酸锂(LiNO3)、硝酸钠(NaNO3)、硝酸钾(KNO3)引入，碱土金属离子通过硝酸钡(Ba(NO3)2、硝酸锶(Sr(NO3)2)引入。
[0017]利用上述莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法制得的产品，其色度值为L*＝35～36、a*＝39～42、b*＝30～35。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术首先通过溶胶
‑
凝胶法制备Al2O3、SiO2与CeO2的混合前驱体粉末，再通过硫化升温处理得到莫来石包裹的γ
‑
Ce2S3。本专利技术莫来石包裹改性后的γ
‑
Ce2S3具有优异的抗酸腐蚀性与温度稳定性；并且通过掺杂碱金属离子或碱土金属离子，降低了硫化铈的合成温度，同时还改善了色料的色度。
[0020](2)本专利技术制得的莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料红度值a*≥39，将包裹改性色料在14mol/L的浓硝酸中处理2h后，在空气气氛下于800℃煅烧10min后仍具有红色外观(L*≥29、a*≥35、b*≥29)，使其应用领域进一步扩大。
[0021](3)本专利技术使用的溶胶
‑
凝胶法制备工艺简单，设备要求低，过程易于控制，重复率高不易产生杂相。此外，该方法也可拓展到其他包裹材料制备中，有利于推广和工业化应用。
附图说明
[0022]下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细描述：
[0023]图1是本专利技术实施例制得的莫来石包裹Na
+
离子掺杂型γ
‑
Ce2S3红色色料的TEM透射电镜图；
[0024]图2是本专利技术实施例制得的莫来石包裹Na
+
离子掺杂型γ
‑
Ce2S3红色色料的XRD衍射图；
[0025]图3是本专利技术实施例一制得的莫来石包裹Na
+
离子掺杂型γ
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Ce2S3红色色料在空气
气氛下不同温度(400℃、600℃、800℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)溶液的制备将可溶性铈盐、铝盐、柠檬酸、尿素、碱金属离子或碱土金属离子，按照摩尔比Ce
3+
∶Al
3+
∶柠檬酸∶尿素∶碱金属离子或碱土金属离子＝1～3∶5～15∶1～3∶1～3∶0.1～0.2混合均匀并溶于水中，得到Al
3+
浓度为0.1～0.2mol/L的溶液A；按照质量比正硅酸四乙酯∶乙醇＝1∶1～4，将正硅酸四乙酯溶于乙醇中混合均匀，得到溶液B；(2)前驱体粉末的制备按照摩尔比Si
4+
∶Al
3+
＝2∶2.8～3.5，将所述溶液A与溶液B均匀混合后进行搅拌，然后将溶液进行凝胶化处理，所得凝胶经烘干后得到的干凝胶，经过研磨、煅烧，得到前驱体粉末；(3)硫化处理所述前驱体粉末在惰性气氛下进行硫化升温处理，得到莫来石包裹型γ
‑
Ce2S3红色色料。2.根据权利要求1所述的莫来石包裹型γ
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Ce2S3红色色料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌时间为2～3h；凝胶化处理温度为70～90℃，处理时间为24～36h；煅烧温度为170～600℃，煅烧时间为1～2h。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李月明，任德威，李志科，孙熠，李恺，王竹梅，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷大学，
类型：发明
国别省市：