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氧化锌铋系颜料的合成及其相关问题研究

李伟洲  
【摘要】:采用粉末锻烧法和水溶液沉淀法合成氧化锌铋系颜料;通过差热分析确定制备工艺参数;产物由X射线衍射、扫描电镜(SEM)、激光粒度测试和分光光度计测试等方法进行物相鉴定和微观形貌观察、光学特性分析。由这些分析结果出发进行氧化锌铋系颜料合成的初步的热力学与动力学探讨。 1.由粉末煅烧法和水溶液沉淀法均可制得颗粒细小、粒度分布均匀的氧化锌铋系颜料。水溶液沉淀法的产物颗粒平均粒径大小为15μm,粉末煅烧法的平均粒径为19μm。 2.由替换溶液模型优化和计算了ZnO-Bi_2O_3体系相图;首次给出了全域的ZnO-Bi_2O_3系二元相图;确认ZnO-Bi_2O_3反应过程中有24Bi_2O_3·ZnO化合物和ZnO固溶体的生成。 3.分析了ZnO+24Bi_2O_3=24Bi_2O_3·ZnO反应,认为其过程可以分为六个阶段、三个反应期:隐蔽期、活化期、离子充分扩散期,其各期的温度范围分别为100~250℃、250~550℃、550~750℃。 4.粉末锻烧法和水溶液沉淀法合成氧化锌铋系颜料的机理各有差异:粉末锻烧法合成是传统的固相反应。影响其反应的因素有反应温度高低、反应物颗粒的大小、反应物混合的均一程度和热历史等。而水溶液沉淀法合成是一个很复杂的过程,其中伴随有分解、置换、合成等反应,影响反应的因素有温度、颗粒度、中间产物相、压力、热历史等。 5.由物质呈色的晶体场理论得出,24Bi_2O_3·ZnO化合物和ZnO固溶体呈现颜色是由于它们晶体场分裂能的变化造成的。在实际的合成过程中,通过控制原料反应物ZnO和Bi_2O_3的含量,制得24Bi_2O_3·ZnO和ZnO固溶体相对含量不同的氧化锌铋系颜料,从而实现混合物的颜色控制。


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