低溫燃燒-水熱合成Pr-CeO-,2-稀土顏料.pdf

1、目前，陶瓷顏料產品需求量很大，尤其是新型的無毒綠色環(huán)保型稀土顏料將成為今后陶瓷裝飾用不可替代的陶瓷顏料。Pr-CeO2紅稀土顏料作為一種基礎色顏料，在陶瓷行業(yè)中有較高的應用價值，是傳統(tǒng)紅色無機顏料良好的替代品。計算機噴墨打印陶瓷裝飾技術是一種非接觸裝飾技術，該技術的廣泛應用是陶瓷裝飾技術的一次革命。它能夠克服傳統(tǒng)的陶瓷裝飾方法的諸多缺點，提高陶瓷制品的裝飾質量和生產效率，具有非常廣闊的市場前景。采用低溫燃燒合成技術與水熱技術相結合制備P

2、r-CeO2紅陶瓷顏料。節(jié)省了合成的時間，并大大降低了合成陶瓷顏料的能耗。是一種高效節(jié)能的合成陶瓷顏料的新方法。所合成的Pr-CeO2紅陶瓷顏料具有納米晶粒，為陶瓷顏料在計算機外接觸式裝飾中的應用提供了前景。 以Ce(NO3)3·6H2O、Pr6O11為主要原料，利用低溫燃燒合成LCS(Low-temperatureCombustionSynthesis)在250℃左右，富燃料體系(氧化還原混合物中燃料含量超過化學計量比)下引燃

3、，成功地合成了一系列粉紅-紅色-棕紅的具有納米晶粒的Pr-CeO2紅色稀土陶瓷顏料。對LCS法所合成的摻雜0.05mol％Pr的Pr-CeO2紅顏料在不同的工藝條件下進行了水熱處理，研究了其對晶粒生長發(fā)育及呈色性能的影響。采用DSC、XRD、SEM、TEM、EDS、CIE色差計等現代測試方法對產物晶體結構、晶體形貌、晶粒尺寸和呈色性能進行了研究，并對前驅物著火溫度、燃燒劑種類和用量、水熱處理條件進行了探討。通過XPS分析Pr的價態(tài)，探討

4、顏料的呈色機理。 研究結果表明，合成的Pr-CeO2紅顏料為螢石型晶體結構，無其它新相生成，說明Pr摻雜進入CeO2晶格，并形成固溶體。Pr-CeO2固溶體中，未發(fā)現pr4+，而Pr主要是以pr3+的形式存在。pr3+置換了CeO2晶體中的Ce4+，產生氧離子空位，使晶格發(fā)生畸變，自由電子陷落在氧離子空位中而形成缺陷，即形成氧離子空位的雜質色心，導致其吸收波長為600nm左右的光，從而呈現出紅色色調。 研究結果還發(fā)現，P

5、r摻雜量的不同對前驅物著火溫度的影響不大，影響著火溫度的主要是氧化劑的分解溫度。LCS合成的Pr-CeO2紅顏料具有納米晶粒，其平均晶粒尺寸隨Pr摻雜量的不同在9～30nm之間變化，Pr摻雜量x值＜0.35mol％時，產物的晶粒尺寸隨Pr摻雜量的增加而降低，當x值在0.35～0.50mol％范圍內變化時，晶粒尺寸的變化已經不太明顯了。色度值中的a*(紅度值)在x=0.05mol％時出現最大值，以后隨Pr摻雜量增加而降低，但當x＞0.30

6、mol％時，a*值變化不明顯。水熱處理后的顏料粉體晶粒發(fā)育更完整，尺寸更均勻，平均晶粒尺寸在13～17nm之間變化。顏料粉體的平均晶粒尺寸隨著pH值的增加而減小，隨著水熱處理時間的增加而減小，且均比未水熱處理的顏料粉體的平均晶粒尺寸有所減小。L*(明度值)、a*、c*(色飽和度值)隨著pH值的增加而增加。a*、c*值均隨著水熱處理時間的增加而增加，L*值隨著水熱處理時間的增加而減小。表明水熱處理后顏料具有更好的呈色性能。 低溫燃

7、燒合成技術具有合成速度快、反應著火溫度低、能耗大大降低以及合成出的Pr-CeO2紅顏料粉體晶粒達到納米級等突出優(yōu)點。但LCS法合成出的Pr-CeO2紅顏料的紅度值a*稍低，其原因主要是低溫燃燒瞬間合成產物，不利于呈色。采用正交實驗法對LCS法合成的Pr-CeO2紅稀土顏料在不同條件下進行水熱處理后，顏料呈色性能均有提高，說明水熱處理使晶體結構更趨完善，有利于其呈色。這是由于水熱法為各種前驅物的反應和結晶提供了一個在常壓條件無法得到的特殊