共沉淀法制备Cr2O3绿色料

共沉淀法制备Cr2O3绿色料

周念莺，张垠，李云

南京工业大学材料科学与工程学院，南京210009

【摘要】：为了降低Cr3+对环境的危害，本文中采用共沉淀法合成铬绿色料粉体，对前期氢氧化铬前驱体的合成和后期热分解的过程进行了探讨。得到较好的制备工艺条件：以氨水作为沉淀剂制备色料前驱体，然后在1100℃高温下煅烧，得到的Cr2O3绿色色料（L*=55.62，a*=-11.87，b*=16.19）的呈色效果、结晶度较好。

【关键词】：共沉淀法；铬绿色料；沉淀剂；烧成温度

Prepared Cr2O3 green pigments by co-precipitation method

Nianying Zhou，Yin Zhang

College of Materials Science and Engineering, Nanjing Tech University,

Nanjing 210009, China

We synthesized chrome green pigment using co-precipitation method and discussed the preparation of hydrogen chrome oxide precursor and the process of thermal decomposition, respectively. When the precipitant was ammonia and the sintering temperature is 1100 ℃, crystallinity and chroma of synthesized Cr2O3 green pigments （L*=55.62，a*=-11.87，b*=16.19）were better .

Keywords: Co-precipitation；chromium green pigment；precipitant；firing temperature

1 引言

铬绿色料的主要发色物质为氧化铬，这是一种基本的无机化工原料，具备较优异的耐磨、耐腐蚀和耐化学性能，目前广泛运用在陶瓷、涂料、印刷、建筑墙体材料、人造皮革和伪装涂覆材料等领域[1-3]。在陶瓷领域中，氧化铬一般直接加入陶瓷坯体和釉料中来着色，同时也可以直接作为陶瓷颜料发色来使用。但

是，由于铬离子存在多种价态的氧化物形式，对气氛和温度环境非常敏感，会由于环境不同而生成低价的CrO或者高价的Cr2O3，这导致产品的色调不易控制[4]。

近年来，相继研究报道过固相法、液相法和气相法三大类制备色料的方法。固相法[5]是较为传统的合成方法，主要是在固相界面上物质发生扩散和反应。液相法，即湿化学合成方法，在液相的条件下发生各类反应，目前包括共沉淀法[6]、溶胶-凝胶法[7]、超声水热法[8]、燃烧法[9]等。气相法是在封闭的容器里，使固相原材料气化呈气相状态，然后发生化学反应来制备色料的一种合成方法。

Cr

2O

3

前驱体的种类对于后期制备的Cr

2

O

3

色料的呈色效果影响很大，目前运

用较广的是通过重铬酸盐分解、CrOOH分解等，但是这类方法对于环境污染较重。因此，需要新型环境友好的制备方法，通过氢氧化铬（Cr（OH）3·xH2O）前驱

体的热分解得到Cr

2O

3

这一方法研发了出来，Cr（OH）3·xH2O是一种普通的铬

酸盐化合物，但这种方法制备出的Cr

2O

3

色料呈色较暗，明亮较低，而且其制备

和分解的过程对于后期Cr

2O

3

色料的呈色效果影响较大[10]。因此，还需要进一

步的深入研究。

本实验中，通过共沉淀法制备氢氧化铬前驱体，热分解制备铬绿色料，分别对前期氢氧化铬前驱体的合成和后期热分解的过程进行了探讨。共沉淀法制备Cr2O3绿色色料（L*=55.62，a*=-11.87，b*=16.19）大大降低了环境污染。和目前商售的色料（L*=59.68，a*=-13.36，b*=23.69）进行对比，色度相差不大，希望合成出绿度和亮度更好的铬绿色料。

2 实验制备流程

首先，用电子天平称取一定量的硝酸铬，放入烧杯中，加入一定量的蒸馏水配置成溶液浓度为0.25 mol/l混合溶液。其次，称取一定量的沉淀剂并溶解到100ml蒸馏水中配置成1mol/L的碱溶液，然后逐滴添加到上述溶液中，直至PH=9时停止，整个过程连续搅拌2h。待反应结束后离心收集沉淀物，并用蒸馏水和乙醇分别洗涤两次，去除NO

3

−离子和其他杂质。然后，将所得产物在120℃下干燥12h后研磨成粉，在高温下焙烧2h，然后随炉冷却至室温，即得到铬绿色料。

具体的工艺流程如图1所示。

Fig.1 The process of preparing chrome green pigments by precipitation method.

3 不同沉淀剂对色料粉体的影响

在其他条件不变情况下(Cr3+离子浓度为0.25 mol/L，沉淀剂浓度为1mol/L，Na2SO4作为分散剂，煅烧温度为1100 ℃)，分别用尿素（1#）、氢氧化钠（2#）和氨水（3#）作为沉淀剂，制备铬绿色料。商售样品为4#。图2显示的为不同沉淀剂制备的色料样品图。

图2显示的是不同沉淀剂合成铬绿色料的样品图，其中1#为NaOH 为沉淀剂，2#为尿素为沉淀剂，3#为氨水为沉淀剂，4#为商售样品。从图2中可以看出，从1#到3#样品，色料粉体绿色逐渐变明亮，3#样品外观图呈色最佳，即氨水作为沉淀剂制备色料粉体的呈色效果最佳。对比3#样品和4#商售样品，在明亮度上还存在一定差距。

Table 1

The CIE-L*a*b* of synthesized pigments using different precipitant

序号

沉淀剂种类 L* a* b* 1#

NaOH 45.86 -4.51 8.07 2#

尿素 47.22 -6.25 9.68 3#

氨水 57.62 -12.86 17.16 4#

商售样品 59.68 -13.36 23.69

4#商售

3#氨水 1#NaOH 2#尿素

Fig.2 Optical images of synthesized pigments using different precipitant.