高近紅外反射率無機顏料的制備及其性能研究.pdf

1、隔熱涂料的使用可以緩解全球能源危機，減少城市熱島效應帶來的過多能量消耗;時代的發(fā)展和科技的進步也給隔熱涂料用顏料提出了更高的要求，目前隔熱涂料用顏料的主要研究趨勢就是環(huán)境友好型，具有高近紅外反射率無機顏料的研究。
　　鉬酸鑭(La2Mo2O9)和鈰酸釔(Y2Ce2O7)材料由于其較高的電導率，熒光效應等優(yōu)點，已經被廣泛應用于固體氧化物燃料電池，催化劑和熒光材料等領域，但目前對其顏色性質和近紅外反射率等的相關研究還較少，本實驗以丙烯

2、酰胺改進的溶解-凝膠法(Sol-Gelmethod)制備得到La2Mo2O9和Y2Ce2O7材料，并針對其顏色單一的缺點（都為白色），用過渡金屬元素Fe和Mn對其進行改性制備，采用X射線衍射分析儀(XRD)，投射電鏡(TEM)，色度儀，紫外-可見-近紅外分光光度計，紅外燈和溫度計等分析測試儀器對所制備樣品的晶體結構，粒徑尺寸，Lab值，近紅外反射性能和顏料涂層的隔熱性能進行表征。
　　干凝膠前驅體的制備過程中，絡合劑檸檬酸(CA)

3、與金屬離子的摩爾比為2∶1，丙烯酰胺(AM)與金屬離子的摩爾比為4∶1，80℃條件下水浴，凝膠干燥條件為120℃下干燥12h;對于La2Mo2O9系列顏料的制備，需要用氨水或硝酸調節(jié)使混合溶液的pH大于7。對不同燒結溫度下得到的La2Mo2O9和Y2Ce2O7基體材料的XRD分析表明，700℃和900℃條件下煅燒4h得到的顏料樣品結晶性能最好，純度高，不含任何雜質成分，過高的溫度雖然也沒有導致晶體發(fā)生二次結晶(La2Mo2O9)，但更過

4、的溫度必將消耗更多能量;由XRD譜圖分析可知Fe3+或Mn2+離子的摻雜都使得樣品晶格發(fā)生微小畸變，這主要是由于離子半徑差異引起的;Mn取代La2Mo2O9的Mo位導致樣品衍射峰右移，晶面間距變小，可能是由于更高價Mn離子的存在引起的。少量Fe3+離子的摻雜都使La2Mo2O9和Y2Ce2O7樣品有白色變?yōu)榱咙S色;而用Mn2+離子對La2Mo2O9進行摻雜得到的樣品為灰黑色，材料顏色的改變主要是由于Mn2+(3d)，F(xiàn)e3+(3d)和O

5、2-(2p)電子軌道之間發(fā)生電子躍遷導致的，Mn和Fe的摻雜還使得樣品吸收限波長變大，禁帶寬度Eg變小。
　　另外，F(xiàn)e3+離子的摻雜使得La2Mo2O9和Y2Ce2O7粉末顏料的近紅外反射率由0.96下降到0.81和0.80，但該值仍然要高于同時期的其他黃色高反射率的無機顏料(0.73)。顏料涂層近紅外反射率測試，由于成膜物質醇酸樹脂在高波長段的吸收，鍍鋅板的近紅外反射率為0.6等原因使得涂層反射率逐漸降低，黃色顏料涂層位于70

6、0nm-2500nm范圍內的太陽反射率都在0.61以上;由于Mn2+對La2Mo2O9的摻雜制備的到的樣品為深棕色，在光譜范圍內會產生較大吸收，因此粉末樣品和顏料涂層的反射率都較黃色顏料要低的多，約為0.2左右，而普通黑色無機顏料反射率只有0.05;另外制備得到黃色和灰黑色無機顏料不含重金屬元素，耐酸堿性和耐高溫性能優(yōu)異，因此該顏料在隔熱涂層方面具有較大的應用前景。
　　模擬箱體法是用來測試隔熱涂料隔熱效果最直接的方法，本實驗通過

7、同種顏色性質的普通顏料和所制備顏料與成膜物質醇酸樹脂分別涂覆在鍍鋅板上后，作為模擬建筑物的屋頂材料使用。在紅外燈管的照射下，用溫度計測量得到箱體內部空氣溫度差，并由此來表征顏料隔熱效果的好壞，研究發(fā)現(xiàn)和普通黃色顏料相比，高反射率顏料Y2Ce1.95Fe0.05O7+δ屋頂涂層箱體內部溫度要低3.1℃左右，而灰黑色La2Mo1.9Mn0.1O9+δ顏料模擬金屬涂層溫度要比普通深色顏料涂層高6.6℃左右。如果將這一隔熱涂層在城市中得到廣泛應