CN101575465A - 一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法，属于粉末冶金制备领域。目前制备钴蓝颜料存在的问题有颜料粒径大、分布宽、颜色发暗、存在团聚等。本发明钴蓝颜料CoAl2O4粉体材料的特征为：钴铝摩尔比为1∶2，形成纯相铝酸钴。该纳米钴蓝颜料的制备方法特征为：将乙酸钴粉末与硫酸铝粉末分别溶于蒸馏水后混合得均匀澄清混合溶液，使用氮气喷枪将其分散在液氮中预冻，随后将其置于冻干机中进行真空干燥得到冻干粉末；在空气气氛中对冻干粉末进行煅烧得到鲜亮的蓝色粉体，即纳米钴蓝粉体。本发明使钴和铝在分子数量级上进行混合，烧成过程中可降低烧成温度，且粉体晶粒明显细化，无团聚，从而可以提高纳米钴蓝颜料的反射率等性能。

Description

一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法
技术领域：
一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法，属于粉末冶金制备领域。
背景技术：
钴蓝，一种具有尖晶石型晶体结构的金属氧化物混相颜料，其最简化学分子式为CoAl2O4，也称为铝酸钴。一般使用时，通常会引入一定量的其他金属离子，对钴蓝颜料进行改性，从而可以制备不同色调或深浅的混相颜料，满足对钴蓝颜料不同环境下使用的需求。例如，掺杂Mg2+的量在0.5％～1.0％时，会提高钴蓝颜料波长439nm处的反射率，而对600nm处的反射率影响较小。
钴蓝颜料的优异性能主要表现在具有极优良的耐候性，耐酸碱性，高的热稳定性和化学稳定性。此外，钴蓝颜料在透明度、饱和度、色度、折射率等方面也都明显优于其它蓝色颜料，且属于无毒环保颜料。钴蓝颜料广泛地应用在陶瓷、高温涂料、搪瓷、玻璃着色、塑料着色以及超保色性、保光性和抗粉化性的外用系统等。随着钴蓝颜料开发利用的不断深化和其新用途的开拓，比如要求高透光率的汽车灯具用涂料，彩色电视机CRT显像管中荧光体的着色等，普通的粉状产品已不能满足要求，高科技含量、高附加值的纳米级钴蓝颜料需求在不断的增加，愈来愈受到重视。
传统钴蓝颜料的制备普遍采用固相法，即将原料盐混合后直接高温煅烧，或是将Co和Al的氧化物混合后进行球磨后高温煅烧，一般煅烧温度高于1200℃，其缺点不仅是煅烧温度高、能耗大，而且制得的颜料粒径大、分布宽，颜色发暗，球磨时更易混进杂质，影响颜料的性能。液相法虽能解决颜料发色问题，但不可避免地存在团聚现象，且液相法所需原料普遍昂贵，工艺较复杂。
文献调查结果表明，冷冻干燥技术制备纳米钴蓝颜料的研究，至今国内外还没有相关报道。
发明内容：
针对现有技术存在的关于制备纳米钴蓝颜料中粒径控制问题，本发明提供了一种粒径均匀的纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法。
本发明所提供的一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先按Co∶Al＝1∶2的摩尔比分别称量乙酸钴Co(CH3COO)2·4H2O与硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O，分别将乙酸钴粉红色粉末和硫酸铝白色晶体粉末溶于蒸馏水中，待两溶液澄清后将二者混合，得澄清的混合溶液；
(2)使用通用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在通用的液氮中预冻，得到冻结物，喷枪压力为1.5～3.5个大气压；
(3)将使用液氮预冻的冻结物置于冻干机中进行真空干燥，得到冻干的混合粉末；
(4)将步骤(3)得到的冻干的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，加热至800～1000℃，保温2～6小时，得到粒度为10～30nm的钴蓝粉体。
其中，步骤(2)所述的氮气喷枪，其压力为1.5～3.5个大气压。
步骤(3)所述的冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为250～350毫托、温度为-28～-24℃；在2400～3800分钟内的工作压力为120～180毫托、温度为-15～-12℃；在3800～4600分钟内的工作压力为50～100毫托、温度为-3～2℃；在4600～4800分钟内的工作压力为0～20毫托、温度为15～25℃。
本发明采用液氮预冻-冷冻干燥法，可以防止溶液组分的偏析，通过低温低压干燥，可以防止颗粒团聚，同时得到非晶态的冻干粉末。再通过升温煅烧，得到了粒径分布均匀、无团聚的纳米钴蓝粉体。
附图说明：
图1：实施例2的冻干混合粉末X射线衍射图谱
图2：实施例4的CoAl2O4纳米粉体X射线衍射图谱
图3：实施例3的CoAl2O4纳米粉体TEM像
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式：
实施例中所使用的冻干机为FTS公司的FTD Dura-stop MP型冻干机。
实施例1：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将2.491克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和6.664克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液500毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为1.5个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为250毫托、温度为-24℃；在2400～3800分钟内的工作压力为150毫托、温度为-14℃；在3800～4600分钟内的工作压力为80毫托、温度为-1℃；在4600～4800分钟内的工作压力为10毫托、温度为20℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为800℃，保温4小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为27.9纳米左右。
实施例2：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将1.245克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和3.332克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液250毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为2个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为300毫托、温度为-26℃；在2400～3800分钟内的工作压力为160毫托、温度为-13℃；在3800～4600分钟内的工作压力为60毫托、温度为0℃；在4600～4800分钟内的工作压力为0毫托、温度为25℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为900℃，保温4小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为28.7纳米左右。
图1为本实施例步骤(3)所得冻干混合粉末的X射线衍射图谱，从图中可以看出，冻干粉末为非晶态粉末。
实施例3：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将3.735克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和9.996克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液250毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为2.5个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为350毫托、温度为-28℃；在2400～3800分钟内的工作压力为180毫托、温度为-15℃；在3800～4600分钟内的工作压力为100毫托、温度为-3℃；在4600～4800分钟内的工作压力为20毫托、温度为15℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为950℃，保温4小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为29.5纳米左右。
图3为本实施例得到的最终产物CoAl2O4纳米粉体的TEM像。从图中可以看出，采用液氮预冻-冷冻干燥-分段煅烧还原的方法获得的纳米钴蓝粉体，其粒径约10～30nm。
实施例4：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将1.868克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和4.998克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液250毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为3个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为250毫托、温度为-24℃；在2400～3800分钟内的工作压力为120毫托、温度为-12℃；在3800～4600分钟内的工作压力为50毫托、温度为2℃；在4600～4800分钟内的工作压力为0毫托、温度为25℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为1000℃，保温4小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为30.2纳米左右。
图2为本实施例得到的最终产物CoAl2O4纳米粉体的X射线衍射图谱。从图中可以看出，采用液氮预冻-冷冻干燥-分段煅烧还原的方法，煅烧还原后得到的最终粉末为铝酸钴CoAl2O4，说明分解充分，得到了所需的物相组成。
实施例5：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将3.112克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和8.33克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液500毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为3.2个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为280毫托、温度为-25℃；在2400～3800分钟内的工作压力为140毫托、温度为-12℃；在3800～4600分钟内的工作压力为60毫托、温度为1℃；在4600～4800分钟内的工作压力为10毫托、温度为22℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为850℃，保温6小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为28.2纳米左右。
实施例6：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将2.241克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和5.998克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液500毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为3.5个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为320毫托、温度为-26℃；在2400～3800分钟内的工作压力为160毫托、温度为-12℃；在3800～4600分钟内的工作压力为50毫托、温度为0℃；在4600～4800分钟内的工作压力为0毫托、温度为15℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为900℃，保温6小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为29.5纳米左右。
实施例7：
(1)按Co∶Al摩尔比为1∶2的比例称量样品，分别将1.494克乙酸钴[Co(CH3COO)2·4H2O]粉红色晶体和3.998克硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O]白色晶体粉末溶于蒸馏水，待两种溶液澄清后，将二者混合得澄清的混合溶液，加蒸馏水至澄清混合溶液250毫升；
(2)使用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在液氮中得到冻结物，喷枪压力为1.8个大气压；
(3)再将冻结物置于冻干机中进行真空干燥，冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为300毫托、温度为-26℃；在2400～3800分钟内的工作压力为150毫托、温度为-13℃；在3800～4600分钟内的工作压力为50毫托、温度为0℃；在4600～4800分钟内的工作压力为10毫托、温度为20℃；
(4)将冷冻干燥后的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，温度为1000℃，保温2小时，得到纳米钴蓝粉体，晶粒尺寸为29.8纳米左右。

Claims (1)

1、一种纳米钴蓝颜料CoAl2O4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先按Co∶Al＝1∶2的摩尔比分别称量乙酸钴Co(CH3COO)2·4H2O与硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O，分别将乙酸钴粉红色粉末和硫酸铝白色晶体粉末溶于蒸馏水中，待两溶液澄清后将二者混合，得澄清的混合溶液；
(2)使用通用氮气喷枪，将澄清的混合溶液分散在通用的液氮中预冻，得到冻结物，喷枪压力为1.5～3.5个大气压；
(3)将使用液氮预冻的冻结物置于冻干机中进行真空干燥，得到冻干的混合粉末；冻干机的执行程序为：在0～2400分钟内的工作压力为250～350毫托、温度为-28～-24℃；在2400～3800分钟内的工作压力为120～180毫托、温度为-15～-12℃；在3800～4600分钟内的工作压力为50～100毫托、温度为-3～2℃；在4600～4800分钟内的工作压力为0～20毫托、温度为15～25℃；
(4)将步骤(3)得到的冻干的混合粉末在马弗炉内进行空气气氛煅烧，加热至800～1000℃，保温2～6小时，得到粒度为10～30nm的钴蓝粉体。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102030563A (zh) * 2010-10-20 2011-04-27 景德镇陶瓷学院 一种陶瓷装饰用钴蓝色料的制备方法
CN103145447A (zh) * 2013-03-29 2013-06-12 佛山市南海万兴材料科技有限公司 一种蓝色喷墨陶瓷色料及其制备方法
CN106083196A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 深圳振华富电子有限公司 陶瓷印刷浆料及其制备方法和应用
CN106629867A (zh) * 2016-12-21 2017-05-10 中国科学院兰州化学物理研究所 利用富铝非金属矿物制备高亮蓝色钴蓝杂化颜料的方法
CN106966438A (zh) * 2017-04-01 2017-07-21 中南大学 一种球形Co2AlO4材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100523094C (zh) * 2003-04-04 2009-08-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 溶液燃烧法合成纳米晶钴铝尖晶石颜料的方法
CN1182932C (zh) * 2003-04-09 2005-01-05 北京工业大学 一种纳米稀土钨粉体制备方法
CN100374231C (zh) * 2006-04-06 2008-03-12 北京工业大学 一种纳米钴粉的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102030563A (zh) * 2010-10-20 2011-04-27 景德镇陶瓷学院 一种陶瓷装饰用钴蓝色料的制备方法
CN102030563B (zh) * 2010-10-20 2012-11-21 景德镇陶瓷学院 一种陶瓷装饰用钴蓝色料的制备方法
CN103145447A (zh) * 2013-03-29 2013-06-12 佛山市南海万兴材料科技有限公司 一种蓝色喷墨陶瓷色料及其制备方法
CN103145447B (zh) * 2013-03-29 2014-07-09 佛山市南海万兴材料科技有限公司 一种蓝色喷墨陶瓷色料及其制备方法
CN106083196A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 深圳振华富电子有限公司 陶瓷印刷浆料及其制备方法和应用
CN106629867A (zh) * 2016-12-21 2017-05-10 中国科学院兰州化学物理研究所 利用富铝非金属矿物制备高亮蓝色钴蓝杂化颜料的方法
CN106629867B (zh) * 2016-12-21 2018-08-14 中国科学院兰州化学物理研究所 利用富铝非金属矿物制备高亮蓝色钴蓝杂化颜料的方法
CN106966438A (zh) * 2017-04-01 2017-07-21 中南大学 一种球形Co2AlO4材料及其制备方法和应用
CN106966438B (zh) * 2017-04-01 2018-12-07 中南大学 一种球形Co2AlO4材料及其制备方法和应用

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