微波水熱法合成ZrSiO4-CdSxSe1-x大紅色粒的研究.pdf

1、在陶瓷色料中,Cd(SxSe1-x)是唯一能產(chǎn)生大紅色的顏料,其在低溫下呈色鮮艷、亮麗,同時是一種呈色豐富的色劑。但是其在高溫下極為不穩(wěn)定,在700℃就開始氧化分解,同時其對燒成氣氛非常敏感,容易被分解最終難以呈色。由于陶瓷的燒成溫度較高(一般在1000～1300℃),所以應(yīng)用于工業(yè)的硫硒化鎘大紅色料不僅要求發(fā)色能力要強,色調(diào)純正,而且在燒成溫度范圍內(nèi),其熱穩(wěn)定性要好,能夠經(jīng)受得住玻璃熔體的侵蝕。為了提高硫硒化鎘大紅色料的高溫穩(wěn)定性和拓

2、寬其使用溫度范圍,可以采用一些本身透明而且具有高溫穩(wěn)定性的氧化物或硅酸鹽礦物被用來包裹住硫硒化鎘晶體。硅酸鋯(ZrSiO4)晶體具有抵抗玻璃相侵蝕的高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,同時晶體透明,可以用作硫硒化鎘色劑的包裹體,因而ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)具有很廣闊的應(yīng)用前景。
　　 目前,ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)大紅色料主要制備方法有固相燒結(jié)法,但是這種方法合成的ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)色料包裹率低其且

3、包裹晶體存在缺陷,導(dǎo)致高溫下大部分CdSxSe1-x氧化分解會導(dǎo)致呈色性能變差且呈色不穩(wěn)定,因此,開發(fā)新的能獲得高包裹率ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)包裹色料合成方法有著重要理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本文首先通過溶膠凝膠法制備硅酸鋯前驅(qū)體,在微波水熱下合成硅酸鋯納米粉體。在此基礎(chǔ)上,首次分別采用微波水熱法成功地合成了具有較高包裹率的ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)包裹色料。運用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(S

4、EM)、能譜分析(EDAX)和CIE色度等測試手段詳細研究了合成條件對產(chǎn)物物相、形貌和呈色性能的影響并進一步探討了包裹機理。
　　 以氧氯化鋯和硅酸乙酯為原料,氨水和乙酸為水解劑,氨水為pH值調(diào)節(jié)劑,氟化鈉為礦化劑,采用溶膠-凝膠法制備了硅酸鋯前驅(qū)體,通過微波水熱對前驅(qū)體熱成功的合成了硅酸鋯納米粉體。通過實驗優(yōu)化設(shè)計,發(fā)現(xiàn)當Zr/Si為1,攪拌時間為2h,pH為9時發(fā)現(xiàn)樣品的硅酸鋯純度較高。結(jié)果表明,在微波水熱條件下可直接合硅酸

5、鋯晶體;當在前驅(qū)體中引入氟化鈉為礦化劑時,可以提高硅酸鋯的合成率。在微波條件下,礦化劑的引入可以降低硅酸鋯的能壘來推動反應(yīng)的進行。同時,微波水熱體系的pH值、微波水熱條件對影響硅酸鋯有很大的影響,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在堿性條件下有利硅酸鋯晶體的合成,由于微波對羥基的特殊極化從而加快反應(yīng)的進行,但過高的pH會導(dǎo)致體系中羥基濃度過高,這樣反而阻礙了硅酸鋯反應(yīng)的進行,降低硅酸鋯的結(jié)晶度。隨著微波水熱的溫度和時間的提高,硅酸鋯的結(jié)晶度越來越高,t-Zr

6、O2雜質(zhì)越來越少,當微波水熱溫度達到200℃時,時間為40min時,所合成的樣品基本上為純的硅酸鋯晶體。
　　 以氧氯化鋯、硅酸乙酯、硫酸鎘、Se粉和硫化鈉為原料,乙酸和氨水為pH調(diào)節(jié)劑,NaF為礦化劑,采用溶膠共沉淀法制備色料前驅(qū)體,在微波水熱法條件下合成了ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)包裹色料。經(jīng)過一系列的對比試驗,其結(jié)果經(jīng)測試分析可知,利用微波水法在可以合成ZrSiO4/Cd(SxSe1-x)大紅色料,其合成溫度很低

7、(160～200℃),時間很短(20～60min),SEM測試表明,在當微波水熱溫度比較低的時候,樣品顆粒比較大且分散不均勻,隨著時間的提高,色料的粒度逐漸降低并且分散均勻,微波水熱溫度為200℃時,樣品的顆粒尺寸平均約為1μm。當pH為9,Zr/Si比為1以及ZrSiO4/CdSxSe1-x為2時,酸洗后的樣品有較好的色度以及包裹率。在微波水熱環(huán)境下,其可在Cd(SxSe1-x)氧化分解之前盡量將其包裹在ZrSiO4晶體中,又因為微波