鈰鐠基稀土紅色顏料制備及性能研究.pdf

1、鈰鐠基顏料是螢石型材料的一種，應(yīng)用于高性能顏料、催化材料、磁性材料和光電材料等眾多領(lǐng)域。本文選用兩種過(guò)渡金屬元素(Zr/Fe)摻雜在鈰鐠基顏料中，形成穩(wěn)定的固溶體，以改變鈰鐠顏料的性能。分別以低溫燃燒法(LCS)合成鈰鐠鋯材料和均勻沉淀法合成鈰鐠鐵材料，采用X-射線衍射儀(XRD)、熱重-差熱分析(TG-DTA)、激光粒度儀、透射電鏡(TEM)、紫外可見(jiàn)分光光鐠(Uv-Vis)和分光色差儀等分別表征了前驅(qū)體的熱性能、組成及樣品的結(jié)構(gòu)、粒

2、度分布、形貌顯微結(jié)構(gòu)、紫外可見(jiàn)吸收性能和顏色參數(shù)。
　　 在低溫燃燒法中主要研究了燃燒劑的種類、燃燒劑的配比對(duì)產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)及形貌結(jié)構(gòu)的影響;熱處理后樣品的晶體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)物的性質(zhì)，并對(duì)熱處理的條件進(jìn)行優(yōu)化，選擇最佳的熱處理?xiàng)l件;對(duì)低溫燃燒反應(yīng)中的Zr的摻雜量進(jìn)行研究，討論了不同Zr摻雜量下樣品的晶型結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸大小，以及對(duì)樣品呈色性能的影響;分析Ce0.95ZrxPr0.05-xO2顏料的呈色機(jī)理。結(jié)果表明，選用檸檬酸作為實(shí)驗(yàn)的

3、燃燒劑，確定反應(yīng)中檸檬酸/硝酸鈰摩爾比為3∶1，能充分利用燃燒劑釋放的熱量，有利于產(chǎn)物的低溫合成。燃燒后的熱處理對(duì)于獲得結(jié)晶度高、晶型良好的樣品起著至關(guān)重要的作用。前驅(qū)體在1000℃保溫2h，能獲得形貌規(guī)整、粒徑較小的晶粒。改變Zr的摻雜量，樣品的顏色從紅棕色、磚紅色向亮淺黃色過(guò)渡，x=0.02時(shí)，樣品的呈色性能最佳。Zr4+和Pr4+離子的激發(fā)，選擇性的吸收可見(jiàn)光，使得Ce0.95ZrxPr0.05-xO2晶體呈現(xiàn)出紅色色調(diào)。Ce0.

4、95ZrxPr0.05-xO2顏料粉體具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　 在均勻沉淀法中，研究了反應(yīng)溫度、沉淀劑、表面活性劑以及煅燒溫度對(duì)顏料制備的影響，并對(duì)制得的樣品的晶型、形貌、粒徑大小及分布進(jìn)行了測(cè)試表征;對(duì)Fe的摻雜量進(jìn)行研究，討論了不同F(xiàn)e摻雜量下樣品的晶型結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸，以及對(duì)樣品呈色性能的影響;分析Ce0.9FexPr0.1-xO2顏料的呈色機(jī)理。結(jié)果表明，在95℃的水浴中反應(yīng)6h，選用尿素作為沉淀劑，OP-10為表面活性

5、劑，經(jīng)1000℃高溫煅燒1h制備出晶體發(fā)育良好、平均粒徑約為100nm的鈰鐠鐵紅顏料。Fe3+與Pr4+所占的摩爾數(shù)不同，Ce0.9FexPr0.1-xO2呈現(xiàn)出不同的紅色，x=0.02時(shí)，呈色性能最佳。用F-色心的理論來(lái)解釋Ce0.9FexPr0.1-xO2顏料的呈色機(jī)理，陷落電子能吸收特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，在可見(jiàn)光反射鐠的600nm周?chē)纬梢粭l較寬的吸收帶，從而使Ce0.9FexPr0.1-xO2顏料粉體呈現(xiàn)出紅色色調(diào)。采用共沉淀法制