RU2471712C1 - Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения - Google Patents
Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471712C1 RU2471712C1 RU2011123950/05A RU2011123950A RU2471712C1 RU 2471712 C1 RU2471712 C1 RU 2471712C1 RU 2011123950/05 A RU2011123950/05 A RU 2011123950/05A RU 2011123950 A RU2011123950 A RU 2011123950A RU 2471712 C1 RU2471712 C1 RU 2471712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hours
- range
- manganese
- temperature
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности. Сложный ванадат марганца и никеля состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27; может быть использован в качестве темного пигмента, отражающего излучение в ИК-диапазоне. Способ получения сложного ванадата марганца и никеля вышеуказанного состава включает приготовление исходной смеси ингредиентов, содержащей Мn2V2O7 и Ni2V2O7, взятых в соотношении (0,73÷0,80):(0,27÷0,20) соответственно. Далее смесь перетирают в присутствии этилового спирта и обжигают на воздухе при температуре 700-710°С в течение 5-6 часов с последующим измельчением, а затем при температуре 750-760°С в течение 40-42 часов с измельчением после 10 часов обжига. Изобретение позволяет получить темный пигмент с высокой отражающей способностью в ИК-диапазоне, термостабильный как при комнатной, так и при более высоких температурах, химически устойчивый в широком интервале значений рН среды. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к новым химическим неорганическим соединениям, которые могут быть использованы в качестве черных (темных) пигментов, обладающих способностью отражения в инфракрасной области, снижая тем самым ИК- индуцированное накопление тепла. Они минимально поглощают излучение в ближней инфракрасной области спектра и могут быть применимы для покрытия автомобилей, воздушно-космических аппаратов, в строительных красках.
Известно многослойное покрытие темного цвета, в частности черного, включающее первый слой, отражающий ИК-излучение и содержащий неорганический пигмент, отражающий ИК-излучение, растворенный в смоле или другом органическом растворителе, и второй слой, поглощающий видимое излучение и, соответственно, прозрачный для ИК-излучения, содержащий оттеночный (темный) пигмент с наноразмерными частицами, растворенный в смоле или другом органическом растворителе (патент ЕР 2121201, МКИ B05D 5/06, 2009 г.). В качестве темного пигмента, отражающего ИК-излучение, может быть использован оксид железа.
Недостатком известного покрытия является недостаточная отражающая ИК-излучение способность: коэффициент поглощения в ближней ИК-области составляет ~70% (Запсис К.В. Синтез и физико-химическое исследование наночастиц оксидов металлов (Cu2O, Fe2O3, ZnO) в полиэтиленовой матрице, Дисс. на соис. уч. ст. к.х.н., 2008, с.109), что может привести к излишнему нагреванию поверхности конструкций с известным покрытием и, как следствие, уменьшению срока службы за счет напряжений, возникающих при расширении и сжатии конструкций при нагревании и охлаждении.
Известен пигментный материал, содержащий в качестве темного пигмента пированадат марганца состава Mn2V2O7, растворенный в жидком носителе (патент US 6485557, МКИ C01G 45/00, 2002). При этом пигмент характеризуется повышенной способностью отражения ИК-излучения по сравнению с поглощающей способностью в видимом диапазоне волн. Так, отношение поглощения к рассеиванию может составлять 15-50% в ИК-диапазоне для длин волн порядка 800 нм по сравнению с видимым диапазонам излучения.
Известен способ получения пированадата марганца состава Mn2V2O7 путем смешивания порошков оксида ванадия или прекурсоров, способных образовывать оксид ванадия, и оксида марганца или прекурсоров, способных образовывать оксид марганца, и обжига смеси в температурном интервале 700-1300°С (патент US 6485557, МКИ C01G 45/00, 2002).
Недостатком известного темного пигментного материала является наличие фазового превращения вблизи комнатной температуры в диапазоне температур 20-60°С (Liao J.-H., Leroux F., Payen С., Guyomard D., Piffard Y. Synthesis, Stmctures, Magnetic Properties, and Phase Transition of Manganese (II) Divanadate: Mn2V2O7 // J. of Solid State Chemistry. 1996. V.121. P.214-224). Наличие фазового перехода I рода связано со скачкообразным изменением объема кристаллической решетки и объема микрокристаллов порошка, вследствие чего при термоциклировании нарушается целостность пигментного покрытия на основе Mn2V2O7.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать состав темного пигмента, с высокой отражающей способностью в ИК-диапазоне, стабильный как при комнатной температуре, так и при температуре выше комнатной, что позволит расширить область его применения.
Поставленная задача решена путем использования нового химического соединения - сложного ванадата марганца и никеля состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,2≤х≤0,27, в качестве темного пигмента.
Поставленная задача также решена в способе получения сложного ванадата марганца и никеля состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27, включающем приготовление исходной смеси ингредиентов, содержащей Mn2V2O7 и Ni2V2O7, взятых в соотношении (0,73÷0,80):(0,27÷0,20), соответственно, перетирание смеси в присутствии этилового спирта, обжиг на воздухе в муфельной печи при температуре 700-710°С в течение 5-6 часов с последующим измельчением смеси, а затем отжиг при температуре 750-760°С в течение 40-42 часов с измельчением после 10-ти часов обжига.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен сложный ванадат марганца и никеля предлагаемого состава и структуры, обладающий высокой способностью отражения в ИК-диапазоне, а также способ его получения.
Авторами предлагается новое химическое соединение состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27. Исследования, проведенные автором, позволили сделать вывод о том, что Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27, эффективно отражает излучение в ИК-диапазоне и поглощает в УФ-диапазоне и излучение видимого света. Экспериментальным путем установлено, что в диапазоне длин волн 250-700 нм (УФ и видимое излучение) коэффициент отражения не превышает 5%. В диапазоне 1000-2000 нм (ИК-диапазон длин волн) коэффициент отражения составляет 70-90% (см. фиг.1, где приведена зависимость коэффициента отражения от длины волны падающего излучения). Видно, что в УФ-диапазоне длин волн и в видимом излучении отражение не превышает 5%, в то время как в инфракрасной области коэффициент отражения для Mn2-2xNi2xV2O7 резко возрастает до 90%. Триклинная структура стабильна до 520°С (см. фиг.2, где приведена кривая дифференциально-термического анализа). Для сравнения на этом же рисунке приведена кривая дифференциально-термического анализа Mn2V2O7, фазовый переход в котором наблюдается при 25°С. На фиг.3 приведена зависимость степени перехода Mn2-2xNi2xV2O7 в раствор от рН при 20°С, из чего ясно, что Mn2-2xNi2xV2O7 химически устойчив в интервале рН от 3 ло 10.
Новое соединение состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27; может быть получено следующим образом. Берут навески порошков сложных оксидов Mn2V2O7 и Ni2V2O7 при их соотношении, равном (0,73÷0,80):(0,27÷0,20) соответственно, которые тщательно перетирают при добавлении 1-2 мл этилового спирта на 3-5 граммов смеси. Затем шихту помещают в алундовый тигель и обжигают в печи в атмосфере воздуха при температуре 700-710°С в течение 5-6 часов с последующим измельчением смеси, а затем при температуре 750-760°С в течение 40-42 часов с измельчением после 10-ти часов обжига. Контроль фазовой однородности полученного продукта проводят методом рентгенофазового анализа (РФА). Получают твердый раствор состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤x≤0,27, кристаллизующийся при комнатной температуре в триклинной сингонии. ИК-спектры диффузного отражения зарегистрированы на спектрометре "Spectrum One" фирмы Perkin Elmer с помощью автоматической приставки в диапазоне (1,28-20)·103 нм. Спектры диффузного отражения в УФ и видимой области спектра получены на спектрометре UV-2401 PC фирмы Shimadzu с помощью приставки "Интегрирующая сфера" в диапазоне 190-1000 нм.
Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод, что новое соединение состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27; обладающее свойством, которое позволяет использовать его в качестве черного пигмента, коэффициент отражения которого в ИК- диапазоне достигает 90%, устойчивого до 520°С, химически стабильного в интервале рН от 3 до 10, может быть получено только при условии соблюдения соотношения компонентов исходной шихты и параметров, заявленных в предлагаемом способе. Так, при несоблюдении заявленных интервалов соотношения сложных оксидов в исходной шихте, а также при снижении температуры обжига ниже 700°С или при повышении ее выше 750°С и при выходе за заявленные значения временного интервала в конечном продукте появляются примесные фазы сложных марганец - никелевых оксидов, кристаллизующихся в других полиморфных модификациях.
Способы получения нового соединения иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1. Берут 2,3591 г Mn2V2O7 и 0,8945 г Ni2V2O7 (соотношение равно 0,73:0,27), тщательно перетирают в агатовой ступке с добавлением 2 мл этилового спирта. Затем шихту помещают в алундовый тигель и обжигают в печи в атмосфере воздуха при температуре 700°С в течение 5 часов. Затем печь охлаждают произвольно до комнатной температуры, вынимают спеченный продукт, помещают в агатовую ступку и тщательно перетирают без добавления спирта. Полученный порошок снова помещают в тот же тигель и обжигают в печи при 750°С в течение 10 часов. Затем снова печь охлаждают до комнатной температуры и продукт обрабатывают, как описано выше, после чего обжигают в печи при 750°С в течение 30 часов. После охлаждения печи до комнатной температуры готовый продукт извлекают. По данным рентгенофазового анализа получают однофазный продукт со структурой искаженного тортвейтита (триклинная сингония) состава Mn1,46Ni0,54V2O7. Параметры ячейки равны а=6,803Å; в=7,972Å; с=10,897Å; α=87,99°; β=72,07°; γ=83,17°. Ha фиг.1 представлена зависимость коэффициента отражения от длины волны падающего излучения полученного соединения. В области длин волн от 1000 до 2000 нм коэффициент диффузного отражения составляет 70-85%. Состав стабилен до 520°С (см. фиг.2, где приведена кривая дифференциально-термического анализа).
Пример 2. Берут 2,4883 г Mn2V2O7 и 0,7619 г Ni2V2O7 (соотношение равно 0,77:0,23), тщательно перетирают в агатовой ступке с добавлением 2 мл этилового спирта. Затем шихту помещают в алундовый тигель и обжигают в печи в атмосфере воздуха при температуре 710°С в течение 6 часов. Затем печь охлаждают произвольно до комнатной температуры, вынимают спеченный продукт, помещают в агатовую ступку и тщательно перетирают без добавления спирта. Полученный порошок снова помещают в тот же тигель и обжигают в печи при 760°С в течение 10 часов. Затем снова печь охлаждают до комнатной температуры и продукт обрабатывают, как описано выше, после чего обжигают в печи при 760°С в течение 32 часов. После охлаждения печи до комнатной температуры готовый продукт извлекают. По данным рентгенофазового анализа получают однофазный продукт со структурой искаженного тортвейтита (триклинная сингония) состава Mn1,54Ni0,46O7. Параметры ячейки равны а=6,843Å; в=7,972Å; с=10,908Å; α=87,96°; β=72,03°; γ=83,22°. В области длин волн от 1000 до 2000 нм коэффициент диффузного отражения составляет 70-85%.
Пример 3. Пример 2. Берут 2,5853 г Mn2V2O7 и 0,6626 г Ni2V2O7 (соотношение равно 0,8:0,2), тщательно перетирают в агатовой ступке с добавлением 2 мл этилового спирта. Затем шихту помещают в алундовый тигель и обжигают в печи в атмосфере воздуха при температуре 710°С в течение 6 часов. Затем печь охлаждают произвольно до комнатной температуры, вынимают спеченный продукт, помещают в агатовую ступку и тщательно перетирают без добавления спирта. Полученный порошок снова помещают в тот же тигель и обжигают в печи при 760°С в течение 10 часов. Затем снова печь охлаждают до комнатной температуры и продукт обрабатывают, как описано выше, после чего обжигают в печи при 760°С в течении 32 часов. После охлаждения печи до комнатной температуры готовый продукт извлекают. По данным рентгенофазового анализа получают однофазный продукт со структурой искаженного тортвейтита (триклинная сингония) состава Mn1,6Ni0,4V2O7. Параметры ячейки равны а=6,847Å; в=7,972Å; с=10,920Å; α=87,91°; β=72,02°; γ=83,23°. В области длин волн от 1000 до 2000 нм коэффициент диффузного отражения составляет 70-85%.
Таким образом, авторами предлагается сложный ванадат марганца и никеля в качестве темного пигмента с высокой отражающей способностью в ИК-диапазоне. При этом пигментный материал термостабилен как при комнатной температуре, так и в диапазоне температур до 520°С, химически устойчив в широком интервале значений рН среды.
Claims (2)
1. Сложный ванадат марганца и никеля состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27; в качестве темного пигмента, отражающего излучение в ИК-диапазоне.
2. Способ получения сложного ванадата марганца и никеля состава Mn2-2xNi2xV2O7, где 0,20≤х≤0,27; включающий приготовление исходной смеси ингредиентов, содержащей Mn2V2O7 и Ni2V2O7, взятых в соотношении (0,73÷0,80):(0,27÷0,20) соответственно, перетирание смеси в присутствии этилового спирта, обжиг на воздухе при температуре 700-710°С в течение 5-6 ч с последующим измельчением, а затем при температуре 750-760°С в течение 40-42 ч с измельчением после 10 ч обжига.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123950/05A RU2471712C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123950/05A RU2471712C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2471712C1 true RU2471712C1 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123950/05A RU2471712C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471712C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0384760A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Engelhard Corporation | Improved inorganic pigments and their preparation |
EP0842990A2 (de) * | 1996-11-14 | 1998-05-20 | Degussa Aktiengesellschaft | Kugelförmige Farbpigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung |
US6485557B1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-11-26 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag | Manganese vanadium oxide pigments |
US20050126441A1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-16 | Anthony David Skelhorn | Composition of a thermaly insulating coating system |
RU2354672C2 (ru) * | 2004-06-24 | 2009-05-10 | Кернтнер Монтаниндустри Гезельшафт М.Б.Х. | Получение железной слюдки микронного класса крупности |
-
2011
- 2011-06-10 RU RU2011123950/05A patent/RU2471712C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0384760A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Engelhard Corporation | Improved inorganic pigments and their preparation |
EP0842990A2 (de) * | 1996-11-14 | 1998-05-20 | Degussa Aktiengesellschaft | Kugelförmige Farbpigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung |
US6485557B1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-11-26 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag | Manganese vanadium oxide pigments |
US20050126441A1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-16 | Anthony David Skelhorn | Composition of a thermaly insulating coating system |
RU2354672C2 (ru) * | 2004-06-24 | 2009-05-10 | Кернтнер Монтаниндустри Гезельшафт М.Б.Х. | Получение железной слюдки микронного класса крупности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vishnu et al. | Near-infrared reflecting inorganic pigments based on molybdenum and praseodymium doped yttrium cerate: Synthesis, characterization and optical properties | |
KR101624366B1 (ko) | 적외선 반사 재료 및 그 제조 방법, 그리고 그것을 함유한 도료 및 수지 조성물 | |
Zhang et al. | Synthesis and characterization of mica/γ-Ce2− xYxS3 composite red pigments with UV absorption and high NIR reflectance | |
CA2620724C (en) | Coating with infrared and ultraviolet blocking characteristics | |
ES2772301T3 (es) | Pigmentos infrarrojos de óxido de cobre, métodos para su producción y pinturas que comprenden los pigmentos | |
Afje et al. | Size-dependent photocatalytic activity of La0. 8Sr0. 2MnO3 nanoparticles prepared by hydrothermal synthesis | |
Ma et al. | Spectrally selective Cu 1.5 Mn 1.5 O 4 spinel ceramic pigments for solar thermal applications | |
Thakur et al. | Synthesis and characterization of CdS doped TiO2 nanocrystalline powder: A spectroscopic study | |
El Nahrawy et al. | Terahertz and UV–VIS spectroscopy evaluation of copper doped zinc magnesium titanate nanoceramics prepared via sol-gel method | |
Mourad et al. | Indium doping effect on properties of ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel method | |
Gao et al. | Optical property and thermal performance of hollow glass microsphere/BiOBr1-xIx composites as a novel colored near infrared reflective pigment | |
Im et al. | Nanostructured lithium manganese oxide cathodes obtained by reducing lithium permanganate with methanol | |
Zhou et al. | Influence of composition on near infrared reflectance properties of M-doped Cr2O3 (M= Ti, V) green pigments | |
Oka et al. | Synthesis and color evaluation of Ta5+-doped Bi2O3 | |
RU2471712C1 (ru) | Сложный ванадат марганца и никеля и способ его получения | |
Yuvasravana et al. | A Green Protocol for Synthesis of MAl 2 O 4,[M= Cu and Co] Spinels Under Microwave Irradiation Method | |
Davies et al. | Sol–gel-derived vanadium and titanium oxides as cathode materials in high-temperature lithium polymer-electrolyte cells | |
Zhang et al. | Synthesis and characterization of Zn1-xMnxO yellow pigment with high near-infrared reflectance | |
CN111039323B (zh) | 一种掺杂铁/铽元素的Bi3YO6无机颜料及其制备方法与应用 | |
Qiao et al. | Optical property and visible-light-driven photocatalytic activity of inverse spinel LiNiVO4 nanoparticles prepared by Pechini method | |
Elakkiya et al. | Vanadium substituted AlPO4 as environmentally benevolent cool yellow pigment | |
He et al. | Enhanced solar absorbance and infrared emittance in Co-doped BaTiO3 | |
CN114644837B (zh) | 一种高近红外反射稀土多彩颜料及其制备方法和应用 | |
JP7367686B2 (ja) | 赤外線吸収材料微粒子分散液とその製造方法 | |
Vishnu et al. | Near-infrared reflecting yellow inorganic pigments based on molybdenum-doped yttrium cerate: synthesis, characterization, and optical properties |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130611 |