尖晶石型 纳米粉体的合成及表征
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第! "卷 第 #期 #"") 年 ! 月
地球科学! ! !中国地质大学学报 * + , ./ 0 1 2 3 0 2!4 % 5 , 3 + & % 67 . 1 3 +8 3 1 9 2 , : 1 6< 2 % : 0 1 2 3 0 2 : ;%
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" !引言
铝酸钴 " 俗称钴蓝$ 作为一种尖晶石 7 % K & L # J# 型金属氧化物混相颜料$ 具有优异的耐光& 耐候& 耐 热& 耐化学品& 无毒等性能$ 因此广泛的应用于耐高 温涂料& 陶瓷& 搪瓷& 玻璃& 塑料着色$ 具有很高的商 业价值和开发潜力" 杨宗志$ # 传统的 7 @ A A B ’ % K & L # J 合成方法是固相合成法% 将钴铝盐固体混合$ 研磨$ 于@ 近年来$ 共沉淀法& 微乳法& 水 @ " "X 煅烧 #. ’ 热合成法等用来合成 7 但这些方 % K & L # J 超细粉体 $
Leabharlann Baidu
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法或者比较复杂$ 或者所需时间较长$ 所以其应用受 到一定程度的限制" $ # ? 1 , ’ # &’ # " " ! ’ 柠檬酸盐凝胶法" 岳振星等$ # $ 主要利用柠 @ A A A 檬酸的多个羧基与金属离子的络合作用形成柠檬酸 络合盐$ 在无多功能团醇的作用下$ 经脱水$ 干燥得 这种方法的主要优点是可以制备成分复杂 干凝胶’ 的多组分氧化物超细粉体材料$ 并通过溶液混合$ 保 证其均匀性$ 能够准确的控制化学计量比$ 工艺过程 简单$ 成本低’ 但采用柠檬酸盐凝胶法合成陶瓷色料 的文献鲜见报道$ 因此$ 本文尝试采用柠檬酸盐凝胶 燃烧制备 7 即以硝酸铝& 硝 % K & L # J 纳米陶瓷色料 $
尖晶石型 ! " # $ & % ’ 纳米粉体的合成及表征
罗红玉! 田熙科! 杨!超! 皮振邦
中国地质大学材料科学与化学工程学院! 湖北武汉 J ! " " B J
摘要!铝酸钴" 是目前世界上最耐候& 耐光& 耐热& 耐化学品的尖晶石型钴蓝颜料$ 为了解决传统钴蓝制备方法存 7 % K & #L J# 在的能耗高& 产品粒径分布不均匀& 易团聚等问题$ 尝试采用柠檬酸盐凝胶法合成了尖晶石型 7 对样品进 % K & #L J 纳米粉体 $ 行了 M 考察了前驱体凝胶的热分解过程$ 以及煅烧温度对 7 <CN / 7& O P N& / * = 等分析$ % K & #L J 晶化程度和粒度的影响 ’
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基金项目! 中国地质大学优秀青年教师基金项目" # 7 8 < > ( ? " ! " ’ 作者简介! 罗红玉" $ 女$ 硕士$ 研究方向为纳米材料与纳米结构’ % @ A B B C# * D E + 1 & F G 1 + 3 0 5 ’ 2 I 5 ’ 0 3 ! H
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地球科学! ! !中国地质大学学报
# !结果与讨论
% ’ < !钴蓝前驱体的综合热分析 为确定钴蓝合成温度" 分析其结构形成过程" 进 行M <CN / 7 测试’ 图@是 7 和差示扫描 % K & L M <% # J 的热重曲线 $ 量热分 析 $ 曲 线" 如 图 所 示" 热分解过程从 N / 7% 到) 分为J个阶 @ ! "X左右开始" J " X 左右 结 束’ 段) 第一个阶段从 @ 小幅度质量损失效 ! ""@ B "X" 失重约为@ 这是由于样品中的吸附水和 应" ’ # W B d" 结晶水的蒸发引起的" 对应此温度 N M < 曲线上也 有一小的吸收峰( 第二个阶段从 @ 失重 B ""! # "X" 较第一阶段迅速" 失重约 # 主要由于游离柠 B ’ V B d" 檬酸的燃烧和残留在样品中的硝酸根离子的分解(
第! "卷
酸钴为 原 料" 柠 檬 酸 为 燃 料" 并运用 M <CN / 7# O P N# / *=# 3 + 3 % D \ 2 + : 1 a 2 , A " 等分析仪器对样品进 行分析与表征’
@ !实验
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燃烧过程归因于柠檬酸根离子与硝酸根离子氧化还 柠檬酸盐的燃烧分解放出大量 原过程的放热反应" 的热量促使 7 在此温度以前" % K & L N / 7曲 # J 结晶 ’ 线呈平缓下降趋势" 表明试样在此温度段综合效应 为放热效应" 这是柠檬酸盐分解" 吸热" 结晶水失水 吸热" 柠檬酸燃烧和钴蓝及其中间相结晶放热的综 合效应’ 由此可见" 柠檬酸盐分解可能是一个缓慢进 行的步骤’ 几乎没有 ) J "X以后" M < 曲线趋于平缓" 质量的变化" 而N 表 / 7 曲线仍呈较大的下降趋势" 明随着温度的升高" 生长中的晶体在逐步完成晶格 的局部规整过程" 结晶度提高’ 当温度进一步提高" 会有相变过程产生$ 王要武等" % 在W @ A A A ’ " "X左右 表示 7 出现了平缓的放热峰" % K & L # J 高结晶相的形 成" O P N 物相分析也证明了这一点’
# Q ! Q 确定了钴蓝最佳合成条件为% # ’ # $ 柠檬酸与金属离子摩尔比为 @S@ $ $ 煅烧温度为 !" 7 % !" K & R@S! ’ ) U 值约为 V T
结果表明$ 采用柠檬酸盐凝胶法成功合成了平均粒径为 V 粒度分布均匀的尖晶石型 7 该法 W " "X’ "3 E$ % K & #L J 纳米粉体 $ 具有合成成本低 & 制备工艺简单& 易操作等优点’ 关键词! 柠檬酸盐凝胶法( 纳米粉体’ 7 % K & #L J( 中图分类号! " # Y ) B @ " " " C # ! W ! # " " ) " # C " @ A @ C " J # " " J C @ " C " W !!!!文章编号! !!!!收稿日期!
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铝酸钴 " 俗称钴蓝$ 作为一种尖晶石 7 % K & L # J# 型金属氧化物混相颜料$ 具有优异的耐光& 耐候& 耐 热& 耐化学品& 无毒等性能$ 因此广泛的应用于耐高 温涂料& 陶瓷& 搪瓷& 玻璃& 塑料着色$ 具有很高的商 业价值和开发潜力" 杨宗志$ # 传统的 7 @ A A B ’ % K & L # J 合成方法是固相合成法% 将钴铝盐固体混合$ 研磨$ 于@ 近年来$ 共沉淀法& 微乳法& 水 @ " "X 煅烧 #. ’ 热合成法等用来合成 7 但这些方 % K & L # J 超细粉体 $
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结果表明$ 采用柠檬酸盐凝胶法成功合成了平均粒径为 V 粒度分布均匀的尖晶石型 7 该法 W " "X’ "3 E$ % K & #L J 纳米粉体 $ 具有合成成本低 & 制备工艺简单& 易操作等优点’ 关键词! 柠檬酸盐凝胶法( 纳米粉体’ 7 % K & #L J( 中图分类号! " # Y ) B @ " " " C # ! W ! # " " ) " # C " @ A @ C " J # " " J C @ " C " W !!!!文章编号! !!!!收稿日期!