无机颜料的制备和应用

无机颜料的制备和应用

组长：艾宇旸

组员：谷虚怀蒲小可苏涵键（依姓氏首字母排列）

指导老师：张高豪

序言：颜料是指不溶于水或其它介质的白色或其它颜色的粉状物料，可分为天然和人工合成两类，相较之下，人工合成的颜料一般纯度更高，种类更多，应用得更加广泛。合成颜料又可分为有机颜料和无机颜料两类，种类很多，有机的如酞菁颜料、偶氮染料、金属络合颜料；无机的如钛白、铬绿、镉黄、朱砂等。无机颜料的使用历史可以追溯到很久以前，在远古时期，人类使用红色的矿石粉末和碳黑在石壁上绘画。如今无机颜料因制备简单、颜色多样、色彩鲜艳、成本低、耐久性和固着性较好在各领域得到广泛应用。因颗粒大小、晶体形态不同，同种物质可以有不同颜色，尤以铁系颜料颜色繁多。一些无机颜料可用于特殊物体表面的涂层以减缓锈蚀、杀灭低级生物或其它用途，有些还有在室温下催化某些反应的能力。无机颜料的生产已经在工业上占据了重要的地位，因此，研究成本低、污染小、产率高的制备方法显得更加重要。随着科技的进步，越来越多的功能无机颜料及其丰富的用途被开发出来，它们在当今具有愈发广阔的发展前景。

实验目的：制备以氧化亚铜（红）、氧化铁（棕红）、碱式硫酸铁（橙）、氧化铁（橙）、草酸亚铁（黄）、氧化亚铜（土黄）、三氧化二铬（草绿）、复合六氰合铁酸铁钾-草酸亚铁（绿）、草酸铜（浅蓝）、碱式碳酸铜（蓝绿）、柠檬酸铜（青）、六氰合铁酸铁钾（深蓝）、氧化铁（黑）、次磷酸铁（Ⅲ）（白）为主要成分的无机颜料，探究能增强其附着性和强度的具体配方，并研究某些颜料的特殊用途。

实验药品：二水合氯化铜、亚硫酸钠、七水合硫酸亚铁、六水合硫酸亚铁铵、30%过氧化氢溶液、六水合氯化铁、氢氧化钠、氯酸钾、二水合草酸、重铬酸钾、六氰合铁（Ⅱ）酸钾、六氰合铁（Ⅲ）酸钾、无水碳酸钠等。

实验器材：烧杯、玻璃棒、滤纸、漏斗、研钵、表面皿等。

一、普通无机颜料

㈠普通无机颜料的制备

1、氧化亚铜（红）

（1）配制浓葡萄糖溶液、氯化铜溶液（浓度以蓝偏绿色较合

适）、浓氢氧化钠溶液。

（2）将葡萄糖溶液（过量）和氯化铜溶液混合，在摇荡下滴

加氢氧化钠溶液至过量约一倍，此时混合液应大致为棕色。

（3）加热。缓慢升温能够得到颜色更红的氧化亚铜，若升温

太快，氧化亚铜的颜色可能偏橙。完全反应后停止加热。

（4）静置数分钟待氧化亚铜完全沉淀后倾去上层清液（橙色），

洗涤沉淀并倾去洗涤液数次至洗出液无色。洗涤完后尽快过滤。

将氧化亚铜刮下晾干（干态红色氧化亚铜不被空气氧化。为防

止粉尘飞扬也可不全晾干，但更易氧化），密封储存。

（氧化亚铜有剧毒！不能排入下水道。注意勿吸入粉尘。）

（1）分别配制氯化铁和氢氧化钠溶液（浓度依情况而定；用

较浓的溶液更易过滤，且成品颜色较深）

（2）将两溶液混合，不断搅拌，产生红色沉淀（水合氧化铁）。

使氢氧化钠溶液稍过量。

（3）将滤纸折成伞形过滤（如右下图。相对于一般折法过滤

速度大大加快），弃去滤液，用稀过氧化氢溶液洗涤滤纸中的

沉淀一两次（可产生大量小气泡搅动沉淀，清洗得快速且彻底。

残余的过氧化氢不影响下一步操作）。

（4）用塑料药匙将滤纸内的湿沉淀小心挖出或刮下，将其转移到干燥滤纸（吸水性好的纸均可）上，数分钟后即可转移至塑料小瓶内（因用于制颜料，不需完全干燥）。

（由空气氛下加热以下实验6所得的草酸亚铁也可制备高活性红色氧化铁）

3、碱式硫酸铁（橙）

（1）在足够大的烧杯中配制饱和的硫酸亚铁溶液（溶液体积

应少于烧杯容积的1/4，防止下一步操作中溶液飞溅甚至溢出

容器）。

（2）用滴管吸取30%过氧化氢溶液，逐滴滴入硫酸亚铁溶液

中（反应剧烈），并充分摇振烧杯。溶液变为深红色。继续滴

加直到深红色溶液变为粘稠的橙黄色固体。

（3）慢慢滴加氢氧化钠稀溶液调节酸度，使其析出更多橙红

色沉淀（若滴加过快会产生黑褐色物质）

（4）冷却后如上操作过滤、洗涤，装瓶即可。

4、氧化铁（橙）

（1）配置2mol/L氢氧化钠和1mol/L硫酸亚铁的室温溶液。

（2）向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，不断搅拌，直至溶液接近中性（用精密试纸检验）。

（3）按每摩尔硫酸亚铁约11g氯酸钾的比例，加入氯酸钾，升温至近沸，搅拌，悬浊液转为橙色。向该溶液中继续滴加氢氧化钠溶液至接近中性，得到橙色沉淀。

（4）同上操作过滤、洗涤，装瓶得橙色氧化铁。

5、草酸亚铁（黄）

（1）按理论配比称量二水合草酸和七水合硫酸亚铁，分别研

细，再混合研磨至均匀。

（2）将混合物转移至烧杯中，隔石棉网加热，控制温度并迅

速搅拌以避免草酸分解。固体融为粘稠浆液，变为黄色。

（3）转为水浴加热将水蒸去少许使所得草酸亚铁浆液更加浓

稠，之后装瓶。（若对稠度要求不高此步可略去）

（草酸亚铁也可用溶液间的反应制取，颗粒度较大）

（1）将氯化钠-氯化铜浓溶液与铜共热，加水稀释并用亚硫酸钠还原过量的铜离子，制得氯化亚铜沉淀。（2）以倾析法倒去多余溶液，洗涤沉淀，也将洗涤液倾去。

（3）向氯化亚铜悬浊液中滴加氢氧化钠溶液，微热，过滤（氧化很快。为减轻氧化亚铜的氧化可以加少量的抗坏血酸（钠）溶液）得到氧化亚铜（土黄色），水浴至完全干燥(否则极易氧化)后装瓶。

7、三氧化二铬（草绿）

（1）加热重铬酸铵得三氧化二铬(此法所得的三氧化二铬颜色

偏暗，不如资料图片上所显示之鲜绿)，研至足够细装瓶。

（也可用铬盐与碱反应，因缺乏相应药品我们未能实验）

8、复合六氰合铁酸铁钾-草酸亚铁（绿）

（1）取之前制得的草酸亚铁加少量稀六氰合铁（Ⅱ）酸钾溶液（草酸亚铁中因氧化存在少量三价铁。六氰合铁（Ⅲ）酸钾理论上也可以使用），悬浊液变为绿色，依六氰合铁（Ⅱ）酸钾溶液浓度不同在草绿-墨绿间变化。

（2）稍干燥后装瓶。

9、草酸铜（浅蓝）

（1）配制浓硫酸铜溶液（氯化铜也可），加入过量二水合草酸固体，立即产生浑浊。充分搅拌，确保没有二水合草酸固体剩下。

（2）静置，倾去上层清液，洗涤数次（因草酸铜沉降慢，建议第一步按理论量称取，可省去洗涤步骤），过滤剩余浅蓝色草酸铜。

（3）同前步骤处理所得沉淀。

10、碱式碳酸铜（青蓝）

（1）配制浓硫酸铜溶液，按化学计量数2:1加入无水碳酸钠，立即产生气泡。充分搅拌，至气泡基本消失，得稠状偏蓝色悬浊液。

（2）过滤。由于悬浊液浓稠且不断有细小气泡产生，过滤可能较慢，可适当轻振漏斗。

（3）同前步骤处理所得沉淀，稍干燥后固体稍微变绿。