硫化鈰包裹色料的制備及其呈色性能研究.pdf

1、近年來，科研工作者們迫切尋求一種綠色環(huán)保型的紅色顏料，從而取代普遍使用的傳統(tǒng)無機顏料。硫化鈰(γ-Ce2S3)是一種新型的稀土紅色陶瓷顏料，它具有低毒性、顏色鮮艷、分散性好等優(yōu)越的性能。目前硫化鈰(γ-Ce2S3)的制備大多采用固相法，但是在制備過程中會使用對環(huán)境和人體有害的H2S氣體。硫化鈰紅色顏料在高溫的環(huán)境下容易氧化成無色的物質(T＞350℃)，因此會大大降低其在陶瓷顏料領域方面的使用范圍。為了使得硫化鈰(γ-Ce2S3)顏料能夠

2、在高溫下穩(wěn)定地呈色，最常用的方法是在硫化鈰(γ-Ce2S3)顏料表面包裹一層無色透明的包裹層。
　　(1)以CeCl3·7H2O，CH3CSNH2為主要原料，采用傳統(tǒng)水熱合成法制備出了片狀結構的γ-Ce2S3顏料。研究了不同的原料（鈰源、硫源）、S/Ce的物質的量比、溶液pH值，以及不同水熱時間對產物的物相、形貌的影響。研究結果表明:適用于合成硫化鈰(γ-Ce2S3)紅色顏料的鈰源和硫源分別是CeCl3·7H2O和CH3CSNH2

3、;對于不同的S/Ce的物質的量而言，當S/Ce的物質的量比為2/1時，生成的產物中γ-Ce2S3的純度逐漸增加。不同溶液的pH值對產物的影響也較大，當溶液pH值為9時，所制備的樣品中檢測到了少量的γ-Ce2S3特征衍射峰，樣品中γ-Ce2S3的含量有所增加。當水熱時間在18h～30h之間變化時，樣品中γ-Ce2S3、S和Ce2(SO4)3整體衍射峰強度都逐漸增強，但是當水熱時間達到30h時，樣品的XRD曲線中γ-Ce2S3的特征衍射峰變

4、少。
　　(2)以硫化鈰(γ-Ce2S3)，正硅酸四乙酯(TEOS)為主要原料，采用溶膠凝膠法成功制備了γ-Ce2S3@SiO2紅色包裹色料。研究了Si/Ce物質的量比、H2O/Si物質的量比，以及不同水浴溫度等工藝條件對γ-Ce2S3@SiO2包裹效果的影響，并對包裹后的顏料樣品在500℃下進行了煅燒處理，進而考察經(jīng)過包裹后樣品的熱穩(wěn)定性。對于不同的Si/Ce物質的量比來說，當Si/Ce=2時，所制備的γ-Ce2S3@SiO2紅

5、色包裹色料性能較好，二氧化硅在硫化鈰(γ-Ce2S3)表面形成的包裹層比較均勻致密。當H2O/Si比為16∶1時，所制備的包裹色料擁有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。當H2O/Si物質的量比低于16∶1時，正硅酸四乙酯(TEOS)的水解速率慢，形成的二氧化硅包裹層不夠致密。而隨著水含量的增加，生成的二氧化硅尺寸也隨之增大，但是過大的粒徑尺寸不利于對硫化鈰的包裹。當水浴溫度T=40℃時，SiO2在γ-Ce2S3表面形成致密且均勻的包裹層。反應溫度較低時會

6、影響正硅酸四乙酯的水解速率，當水浴溫度過高時，生成的二氧化硅粒徑尺寸很小且活性很高，非常容易團聚。當Si/Ce的物質的量比為2∶1，H2O/Si物質的量比為16∶1，水浴溫度選取為40℃時，γ-Ce2S3@SiO2包裹色料具有良好的熱穩(wěn)定性和呈色性能。在后續(xù)的熱穩(wěn)定分析表明:所有樣品經(jīng)500℃的煅燒，其XRD分析結果中均出現(xiàn)了二硫化鈰(CeS2)和二氧化鈰(CeO2)衍射峰，這表明二氧化硅包裹層確實達到了保護硫化鈰的作用。
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