一種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顏料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顏料及其制備方法，釩酸鉍無(wú)機(jī)顏料通式為Bi1-x-yDyxYyVO4，其中0.02≤x≤0.1，0.02≤y≤0.1；利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鏑元素和釔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(guò)程中的緩慢釋放，從而使生成鏑元素和釔元素共同摻雜釩酸鉍顏料的過(guò)程比較緩和的進(jìn)行；使用微波水熱法制備，縮短制備時(shí)間；本發(fā)明制得的鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，鏑元素和釔元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顏料的呈色性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顏料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)顏料制備領(lǐng)域，具體涉及ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從上世紀(jì)80年代以來(lái)，因釩酸鉍具有無(wú)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(wú)機(jī)顏料兩大領(lǐng)域。作為ー種環(huán)境友好型的無(wú)機(jī)材料，在顏料領(lǐng)域內(nèi)逐漸取代了對(duì)環(huán)境有害的顔料成為ー種被廣泛應(yīng)用的新型顔料。最近幾十年里，學(xué)者們對(duì)釩酸鉍在無(wú)機(jī)顔料中的應(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(guò)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:こニ胺四こ酸、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(mǎn)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)明提供ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料及其制備方法，利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，鏑元素和釔元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顔料的呈色性能。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍`無(wú)機(jī)顔料制備方法，利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料。
[0007]具體包括以下步驟:
[0008](I)、將 Bi (NO3) 3 ? 5H20、Dy (NO3) 3 ? 6H20、Y (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、Dy(NO3)3 ? 6H20、Y(NO3)3 ? 6H20、HNO3 和螯合劑的摩爾比為 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，此懸浮液為鏑元素和釔元素共同摻雜的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，真空干燥后制得鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料。
[0011]所述螯合劑為こニ胺四こ酸、檸檬酸鈉、こ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(wú)水こ醇洗滌若干次。[0014]步驟(3)中洗滌后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，制得鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
[0015]ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顏料，其通式為BiHyDyxYyVO4，其中0.02≤x≤0.1，
0.02 ≤ y ≤ 0.1。
[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(guò)程中的緩慢釋放，從而使生成鏑元素和釔元素共同摻雜釩酸鉍顏料的過(guò)程比較緩和的進(jìn)行，得到的釩酸鉍顔料化學(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鏑元素和釔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(zhǎng)，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)品為鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，利用鏑元素和釔元素的摻雜有助于改善釩酸鉍顔料的呈色性能，因?yàn)橄⊥猎鬲?dú)特的原子結(jié)構(gòu)，即不充滿(mǎn)的4f電子層的存在，當(dāng)受到光照射吋，4f電子層對(duì)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]實(shí)施例1:
[0018]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 (0.0457g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.1mmol (0.0383g)的 Y(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(wú)水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bia96Dyci Cl2Yci ci2VCV
[0019]實(shí)施例2:
[0020]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 (0.0457g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.1mmol (0.0383g)的 Y(NO3)3 ? 6H20 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(wú)水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bia96Dyci Cl2Yci ci2VCV
[0021]實(shí)施例3:
[0022]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 (0.0457g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.1mmol (0.0383g)的 Y(NO3)3 ? 6H20 和
2.5mmol (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(wú)水乙醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bi0.96Dy0.02Y0.02VO4。
[0023]實(shí)施例4:
[0024]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 (0.2285g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.5mmol (0.1915g)的 Y(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(wú)水こ醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bin8DyaiY0.!VO4O
[0025]實(shí)施例5:
[0026]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 (0.2285g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.5mmol (0.1915g)的 Y(NO3)3 ? 6H20 和2.5mmol (0.2503g)的こ酰丙酮，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(wú)水こ醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bin8DyaiY0.!VO4O
[0027]實(shí)施例6:
[0028]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 (0.2285g)的 Dy (NO3)3 ? 6H20、0.5mmol (0.1915g)的 Y(NO3)3 ? 6H20 和IOmmol (1.0012g)的こ酰丙酮，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(wú)水こ醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料，其通式為 Bin8DyaiY0.!VO4O
[0029]實(shí)施例1:
[0030]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 0.4mmol (0.1828g)的 DバNO3)3 ? 6H20，0.4mmol (0.1532)的 Y(NO3)3 ? 6H20，8mmol (0.80096g)的こ酰丙酮和こニ胺四こ酸，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈;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180°C下，微波水熱2.5h。然后，用去離子水和無(wú)水こ醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為BiaMDyatl8Yatl8VCV
[0031]實(shí)施例8:
[0032]將5臟01(2.42548)的扮(吣3)3*51120溶解到3mol/L，20ml的HNO3溶液中，再向其中加入 0.3mmol (0.1371g)的 Dy (NO3)3 *6H20,0.3mmol (0.1149g)的 Y(NO3)3 ? 6H20，9mmol(0.90108g)的こニ胺四こ酸、こ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3h。然后，用去離子水和無(wú)水こ醇洗滌若干次，隨后在真空干燥箱中60°C下干燥12h，得到鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顏料，其通式為Bia88Dy0.06Y0. 5VCV
[0033]因此，在本發(fā)明中，添加了不同的螯合劑，能有效的控制反應(yīng)速率，使生成釩酸鉍顔料的過(guò)程溫和的進(jìn)行；其次，本發(fā)明通過(guò)鏑元素和釔元素的共同摻雜來(lái)改善釩酸鉍顔料的呈色性能；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)行釩酸鉍顔料的制
備。`
【權(quán)利要求】
1.ー種鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，其特征在于:利用螯合劑輔助并使用微波水熱法制備鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)、將Bi (NO3) 3 ? 5H20、Dy (NO3) 3 ? 6H20、Y (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 -SH2O^Dy(NO3)3 *6H20,Y (NO3) 3 *6H20,HNO3和螯合劑的摩爾比為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); (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，此懸浮液為鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料的前驅(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 燥后制得鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顔料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，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所述的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，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)I~3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，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(wú)水乙醇洗滌若干次。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料制備方法，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，制得鏑元素和釔元素共同摻雜的釩酸鉍顏料。
7.—種如權(quán)利要求1-6制備方法制得的鏑、釔共摻雜釩酸鉍無(wú)機(jī)顔料，其特征在于:其通式為 Bih_yDyxYyV04，其中 0.02 ≤ X ≤ 0.1，0.02 ≤ y ≤ 0.1。
【文檔編號(hào)】C01G31/00GK103449519SQ201310343864
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:陜西科技大學(xué)