M摻雜綠色Cr2O3(M=Ti,V)顏料的可見—近紅外光譜特性的研究.pdf

1、氧化鉻(Cr2O3)是最常用的綠色顏料之一,在民用節(jié)能和軍事偽裝應(yīng)用上,可以根據(jù)應(yīng)用目的,應(yīng)用摻雜離子改性的辦法對其可見-近紅外(Vis-NIR)反射光譜進行調(diào)諧。本文采用固相合成法系統(tǒng)的制備了不同摻雜濃度的一元M摻雜Cr2O3(M=Ti,V)系列顏料樣品,并重點研究了這些樣品摻雜成分濃度變化對其Vis-NIR反射光譜的影響規(guī)律。M摻雜Cr2O3 Vis-NIR反射光譜具有許多相似的特征,在400nm-650nm的Vis光波長范圍內(nèi),相

2、比未摻雜Cr2O3,M摻雜Cr2O3(M=Ti,V)樣品的反射率都有所下降,Cr2O3的兩個特征吸收峰也都發(fā)生了寬化現(xiàn)象,使摻雜顏料產(chǎn)生了色差,主要表現(xiàn)為明度值的下降。這是因為高價金屬離子Ti4+,V5+進入Cr2O3晶格后會使Cr3+d電子受到的互斥作用發(fā)生變化,從而改變了d電子的活動范圍。在780-2000nm的NIR光波長范圍內(nèi),相比未摻雜Cr2O3,M摻雜Cr2O3樣品的NIR反射率都隨摻雜濃度的提高而呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。本

3、文還比較兩種摻雜Cr2O3樣品的平均反射率,在同一個摻雜濃度范圍內(nèi)(摩爾濃度0-0.3),相比未摻雜Cr2O3,所有Ti摻雜Cr2O3樣品的平均反射率都高于未摻雜Cr2O3的平均反射率,而對V摻雜Cr2O3樣品,在一個較小的摻雜濃度范圍內(nèi)(摩爾濃度0-0.02),出現(xiàn)了兩個平均反射率低于未摻雜Cr2O3平均反射率的樣品。因此,在一定摻雜濃度范圍內(nèi),當(dāng)改變摻雜濃度時,Ti摻雜Cr2O3在NIR波段的光反射性質(zhì)要比V摻雜Cr2O3的光反射性

4、質(zhì)更為穩(wěn)定。對于Ti摻雜Cr2O3樣品,摻雜Cr2O3中自由載流子濃度的減小以及摻雜能級在NIR波段的光吸收是引起這種現(xiàn)象可能的原因。而對于V摻雜Cr2O3樣品,在NIR波段,除了自由載流子的光吸收外,較高摻雜濃度的V摻雜Cr2O3樣品中還存在非自由載流子的光吸收,這些因素的綜合作用引起了這種現(xiàn)象。在制備Cr2O3相關(guān)的功能顏料時,可以根據(jù)實際需要來選擇這兩種摻雜離子來調(diào)諧Cr2O3的Vis-NIR反射光譜。比如對于制備節(jié)能用的NIR高