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(shí)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(kāi)始氧化分解,同時(shí)其對(duì)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(qiáng),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(lái)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(shí)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(huì)導(dǎo)致呈色性能變差且呈色不穩(wěn)定,因此,開(kāi)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(jià)值。
　　 本文首先通過(guò)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(yùn)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(cè)試手段詳細(xì)研究了合成條件對(duì)產(chǎn)物物相、形貌和呈色性能的影響并進(jìn)一步探討了包裹機(jī)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(guò)微波水熱對(duì)前驅(qū)體熱成功的合成了硅酸鋯納米粉體。通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zr/Si為1,攪拌時(shí)間為2h,pH為9時(shí)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(dāng)在前驅(qū)體中引入氟化鈉為礦化劑時(shí),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(lái)推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí),微波水熱體系的pH值、微波水熱條件對(duì)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(duì)羥基的特殊極化從而加快反應(yīng)的進(jìn)行,但過(guò)高的pH會(huì)導(dǎo)致體系中羥基濃度過(guò)高,這樣反而阻礙了硅酸鋯反應(yīng)的進(jìn)行,降低硅酸鋯的結(jié)晶度。隨著微波水熱的溫度和時(shí)間的提高,硅酸鋯的結(jié)晶度越來(lái)越高,t-Zr

6、O2雜質(zhì)越來(lái)越少,當(dāng)微波水熱溫度達(dá)到200℃時(shí),時(shí)間為40min時(shí),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(guò)一系列的對(duì)比試驗(yàn),其結(jié)果經(jīng)測(cè)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(shí)間很短(20～60min),SEM測(cè)試表明,在當(dāng)微波水熱溫度比較低的時(shí)候,樣品顆粒比較大且分散不均勻,隨著時(shí)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(shí),樣品的顆粒尺寸平均約為1μm。當(dāng)pH為9,Zr/Si比為1以及ZrSiO4/CdSxSe1-x為2時(shí),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?yàn)槲⒉?/p>