摻雜型納米紅外反射顏料的控制合成與性能研究.pdf

1、納米紅外反射顏料是當(dāng)今材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，而現(xiàn)今商業(yè)用紅外顏料因其大多含有Pd、Cd等重金屬，或者顏料顏色多為白色或淺色，容易造成污染且顏色色彩單調(diào)。研制出更多反射型彩色系的顏料，且不含有毒元素如 Pb， Hg，Cd，Sb，As，Cr等的熱穩(wěn)定性好和化學(xué)穩(wěn)定性好的環(huán)保型紅外反射型顏料是大勢(shì)所趨。本文以CoAl2O4和 NiTiO3為研究對(duì)象，采用低能耗的合成技術(shù)制備摻雜型納米紅外反射顏料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用簡(jiǎn)單、

2、可控的低能耗合成技術(shù)----自蔓延燃燒法制備CoAl2O4以及CoAl2-xZxO4（Z=La、Nd、Sm、Eu）摻雜型納米紅外反射顏料。通過(guò)X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡(SEM)、能譜儀（EDS）、紫外可見紅外分光光度計(jì)（UV-NIS-NIR）、色度儀分析等儀器分析不同摻雜量、不同摻雜元素、不同高溫煅燒溫度等對(duì)粉末顏色、形貌、性能、結(jié)晶度、結(jié)構(gòu)及紫外可見紅外發(fā)射性能的影響，并所制得的顏料樣品進(jìn)行了墻體模擬近似研究，測(cè)試其隔熱性能。

3、結(jié)果表明：800℃高溫煅燒為CoAl2O4生成的最佳溫度，CoAl2O4隨著煅燒溫度的增大， L值逐漸增大，明度值增大，顏色更為明亮。CoAl2-xLaxO4(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3)系列中，當(dāng) x=0.05、0.1、0.15時(shí)，都能夠完全進(jìn)行La離子摻雜。當(dāng)x≥0.2時(shí)，出現(xiàn)雜峰，出現(xiàn)雜質(zhì) LaAlO3。紅外反射率結(jié)果表明樣品CoAl1.95Eu0.05O4和CoAl1.9Eu0.1O4具有較大的NIR反射率。

4、以CoAl1.9Eu0.05O4作為墻體模擬涂料時(shí)，實(shí)驗(yàn)得知涂層粉體質(zhì)量濃度為2.5％時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果最佳，此時(shí)室內(nèi)外溫差值為10℃，比未涂抹時(shí)溫差值降低了5℃。⑵利用自蔓延燃燒法制備NiTiO3以及 Ni1-xZxTiO3摻雜型納米紅外反射顏料，其中Z= Y、La、 Sm、Eu；x=(0.05、0.1、0.15、0.2、0.3)。研究了不同煅燒溫度對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和色度的影響，分析了自蔓延燃燒法合成 NiTiO3的煅燒過(guò)程動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明所

5、合成顏料均為分散性好的球狀顆粒，粒度分布均勻。研究了自蔓延燃燒法合成 NiTiO3的晶體焙燒動(dòng)力學(xué)行為，計(jì)算得到了產(chǎn)物的能隙值。通過(guò)對(duì)摻雜系列顏料的研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)摻雜量<20%時(shí)，可獲得單一相的固溶體。SEM結(jié)果表明摻雜系列產(chǎn)物也為分散性好的晶體，且晶粒大小在40~60nm。EDS分析結(jié)果表明該法合成沒(méi)有出現(xiàn)化學(xué)偏析現(xiàn)象，均符合物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比。通過(guò)對(duì)產(chǎn)物的色度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)稀土離子取代值x為0.05時(shí)，色度最佳，通過(guò)Eu3+替代