一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料及其制備方法，無機(jī)顏料通式為Bi1-x-y-zLaxYyCezVO4，其中0.02≤x≤0.1，0.02≤y≤0.1，0.02≤z≤0.1；利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料；加入不同的螯合劑，有助于金屬離子在反應(yīng)過程中的緩慢釋放，從而使生成鑭、釔和鈰三元素共同摻雜釩酸鉍顏料的過程比較緩和的進(jìn)行；使用微波水熱法，縮短制備時(shí)間；制得的鑭元素、釔元素和鈰元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顏料的呈色性能。
【專利說明】一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)顏料制備領(lǐng)域，具體涉及一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從上世紀(jì)80年代以來，因釩酸鉍具有無毒、色澤明亮、耐腐蝕性好、光催化等優(yōu)越性能，被廣泛應(yīng)用于光催化降解和無機(jī)顏料兩大領(lǐng)域。作為一種環(huán)境友好型的無機(jī)材料，在顏料領(lǐng)域內(nèi)逐漸取代了對環(huán)境有害的顏料成為一種被廣泛應(yīng)用的新型顏料。最近幾十年里，學(xué)者們對釩酸鉍在無機(jī)顏料中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，例如:用不同的方法制備釩酸鉍顏料，其主要的方法有:固相法、浸潰法、水熱法、光致還原法、改性的金屬有機(jī)分解法等。用不同的原料制備釩酸鉍顏料，主要用到的原料有硝酸鉍、偏釩酸銨和偏釩酸鈉。也有在制備釩酸鉍顏料的過程中加入不同表面活性劑進(jìn)行改性的，主要用到的表面活性劑有:乙二胺四乙酸、PVP、十六烷基三甲基溴化銨等。
[0003]然而這些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足單一釩酸鉍在實(shí)際領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料及其制備方法，利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，鑭元素、釔元素和鈰元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顏料的呈色性能。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
[0007]具體包括以下步驟:
[0008](I)、將 Bi (NO3) 3 ? 5H20、La (NO3) 3、Y (NO3) 3 ? 6H20、Ce (NO3) 3 ? 6H20 和螯合劑溶解到I~4mol/L的HNO3溶液中并進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧玫饺芤篈，其中Bi (NO3)3 ? 5H20、La(NO3)3Y(NO3)3 WH2CKCe(NO3)3.6H20、HNO3 和螯合劑的摩爾比為 1: (0.02 ~0.1): (0.02 ~0.1):(0.02 ~0.1): (4 ~16): (0.5 ~2);將 NaVO3 *2H20 溶解到 I ~4mol/L 的 NaOH 溶液中并進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧玫饺芤築，其中NaVO3 ? 2H20和NaOH的摩爾比為1: (4~16);
[0009](2)、將溶液A和溶液B混合并進(jìn)行充分?jǐn)嚢栊纬蓱腋∫?，其中Bi3+和VO3 —的摩爾比為1:1，此懸浮液為鑭、釔和鋪三元素共同摻雜的fL酸秘顏料的前驅(qū)體；
[0010](3)、將上述懸浮液轉(zhuǎn)入到微波水熱儀中，利用微波輻射加熱；微波水熱反應(yīng)完全后，洗滌若干次，真空干燥后制得鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
[0011]所述螯合劑為乙二胺四乙酸、檸檬酸鈉、乙酰丙酮或幾種的混合物。
[0012]步驟(3)中將懸浮液轉(zhuǎn)入到微波水熱儀中，利用微波輻射加熱將到160°C~220°C，水熱反應(yīng)I~3h。
[0013]步驟(3)中微波水熱反應(yīng)完全后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次。[0014]步驟(3)中洗滌后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，制得鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
[0015]一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料，其通式為BimLaxYyCezVO4,其中
[0016]本發(fā)明有益效果為:加入不同的螯合劑，其作用為有助于金屬離子在反應(yīng)過程中的緩慢釋放，從而使生成鑭、釔和鈰三元素共同摻雜釩酸鉍顏料的過程比較緩和的進(jìn)行，得到的釩酸鉍顏料化學(xué)組成均勻，粒徑較小，在一定粒度范圍內(nèi)，粒徑越小，其遮蓋力、著色力越強(qiáng)，從而是顏料的主色調(diào)和亮度提高；使用微波水熱法制備鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其合成溫度較低，合成時(shí)間較短，而傳統(tǒng)固相法合成釩酸鉍顏料所需合成溫度較高，合成時(shí)間較長，因此，本發(fā)明所提供的制備方法有利于減少能耗，降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明最終制得的產(chǎn)品為鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，利用鑭、乾和鈰三元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顏料的呈色性能，因?yàn)橄⊥猎鬲?dú)特的原子結(jié)構(gòu)，即不充滿的4f電子層的存在，當(dāng)受到光照射時(shí)，4f電子層對光的具有選擇性吸收和反射的特性，由于這種特性，可使稀土元素?fù)诫s的陶瓷顏料具有發(fā)色穩(wěn)定、色調(diào)純正的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 lmol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.1mmol (0.0325g)的 La(NO3)3、0.1mmol (0.0383g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.1mmol(0.0434g)的Ce (NO3)3 ? 6H20和2.5mmol (0.7306g)的乙二胺四乙酸，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol (0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到lmol/L，20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在160°C下，微波水熱lh。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia 94La0.Cl2Ytl.02Ce0.C12VO4。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 4mol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.1mmol (0.0325g)的 La(NO3)3、0.1mmol (0.0383g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.1mmol(0.0434g)的Ce(NO3)3 ?冊20和IOmmol (2.9224g)的乙二胺四乙酸，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol (0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到4mol/L, 20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ；將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在220°C下，微波水熱3h。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia 94La0.Cl2Ytl.02Ce0.C12VO4。
[0022]實(shí)施例3:
[0023]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 lmol/L, 20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.1mmol (0.0325g)的 La(NO3)3、0.1mmol (0.0383g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.1mmol(0.0434g)的Ce (NO3) 3 H2O和2.5mmoI (0.7353g)的檸檬酸鈉，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol (0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到lmol/L, 20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ；將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在160°C下，微波水熱lh。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia 94La0.Cl2Ytl.02Ce0.C12VO4。
[0024]實(shí)施例4:
[0025]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 4mol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.5mmol (0.1625g)的 La(NO3)3、0.5mmol (0.1915g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.5mmol(0.217g)的Ce(NO3)3.6H20和IOmmol (2.9412g)的檸檬酸鈉，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol(0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到4mol/L，20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在220°C下，微波水熱3h。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bi0.7La0.J0.!Ce0.JO40
[0026]實(shí)施例5:
[0027]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 lmol/L, 20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.5mmol (0.1625g)的 La(NO3)3、0.5mmol (0.1915g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.5mmol(0.217g)的Ce(NO3)3 ?冊20和2.5mmol (0.2503g)的乙酰丙酮，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol(0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到lmol/L，20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在160°C下，微波水熱lh。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bi0.7La0.J0.!Ce0.JO40
[0028]實(shí)施例6:
[0029]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 4mol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.5mmol (0.1625g)的 La(NO3)3、0.5mmol (0.1915g)的 Y(NO3)3 ? 6H20、0.5mmol(0.217g)的Ce (NO3) 3 *6H20和IOmmol (1.0012g)的乙酰丙酮，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol(0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到4mol/L，20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在220°C下，微波水熱3h。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bi0.7La0.J0.!Ce0.JO40
[0030]實(shí)施例1:
[0031]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 2.5mol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.3_1 (0.0975g)的 La(NO3)3,0.3_1 (0.1149g)的 Y(NO3)3.6H20，0.3_1(0.1302g)的Ce (NO3) 3 ? 6H20,8mmol (0.80096g)的乙酰丙酮和乙二胺四乙酸，充分?jǐn)嚢璧萌芤?A ;將 5mmol (0.7898g)的 NaVO3 ? 2H20 溶解到 2.5mol/L, 20ml 的 NaOH 溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在185°C下，微波水熱2h。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia82Laaci6Yaci6Ceaci6VCV
[0032]實(shí)施例8:
[0033]將5mmol (2.4254g)的 Bi (NO3)3 ? 5H20 溶解到 3mol/L，20ml 的 HNO3 溶液中，再向其中加入 0.4mmol (0.13216g)的 La(NO3)3、0.4mmol (0.1532g)的 Y(NO3)3 ? 6H20，0.4mmol(0.1736g)的Ce(NO3)3 WH2Ojmmol (0.60072g)的乙二胺四乙酸、乙酰丙酮和檸檬酸鈉的混合物，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈 ;將5mmol (0.7898g)的NaVO3 ? 2H20溶解到3mol/L, 20ml的NaOH溶液中，充分?jǐn)嚢璧萌芤築 ;將上述A，B溶液進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢韬筠D(zhuǎn)到水熱釜中，在200°C下，微波水熱2.5h。然后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥1.5h，得到鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia76Laaci8Yaci8Ceaci8VO4t5
[0034]本發(fā)明中，添加了不同的螯合劑，能有效的控制反應(yīng)速率，使生成釩酸鉍顏料的過程溫和的進(jìn)行；其次，本發(fā)明通過鑭、釔和鈰三元素的共同摻雜來改善釩酸鉍顏料的呈色性能；最后，本發(fā)明使用能夠有效縮`短制備時(shí)間的微波水熱法進(jìn)行釩酸鉍顏料的制備。
【權(quán)利要求】
1.一種鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于:利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)、將B1 (NO3) 3 . 5H20、La (NO3) 3、Y (NO3) 3 . 6H20、Ce (NO3) 3 . 6H20 和螯合劑溶解至1j1-4mol/L的HNO3溶液中并進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧玫饺芤篈，其中B1(NO3)3 . 5H20、La(NO3)3.Y(NO3)3 WH2CKCe(NO3)3.6H20、HNO3 和螯合劑的摩爾比為 1: (0.02 -0.1): (0.02 -0.1):(0.02 -0.1): (4 -16): (0.5 -2);將 NaVO3 *2H20 溶解到 1 -4mol/L 的 NaOH 溶液中并進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧玫饺芤築，其中NaVO3 . 2H20和NaOH的摩爾比為1: (4-16); (2)、將溶液A和溶液B混合并進(jìn)行充分?jǐn)嚢栊纬蓱腋∫海渲蠦13+和VO3-的摩爾比為1:1，此懸浮液為鑭、釔和鋪三元素共同摻雜的fL酸秘顏料的前驅(qū)體； (3)、將上述懸浮液轉(zhuǎn)入到微波水熱儀中，利用微波輻射加熱；微波水熱反應(yīng)完全后，洗滌若干次，真空干燥后制得鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于:所述螯合劑為乙二胺四乙酸、檸檬酸鈉、乙酰丙酮或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于:步驟(3)中將懸浮液轉(zhuǎn)入到微波水熱儀中，利用微波輻射加熱將到160°C-220°C，水熱反應(yīng)1-3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于:步驟(3)中微波水熱反應(yīng)完全后，用去離子水和無水乙醇洗滌若干次。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料制備方法，其特征在于:步驟(3)中洗滌后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，制得鑭、釔和鈰三元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
7.—種如權(quán)利要求1-6制備方法制得的鑭、釔和鈰共摻雜釩酸鉍無機(jī)顏料，其特征在于:其通式為 B1mzLaxYyCezVO4,其中 0.02 ≤ x ≤ 0.1，0.02 ≤ y ≤ 0.1，0.02 ≤ z ≤ 0.1。
【文檔編號】C01G31/00GK103449518SQ201310343674
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】李軍奇, 張煉, 劉輝, 何選盟, 朱振峰, 崔明明, 劉振興 申請人:陜西科技大學(xué)