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湿法合成耐高温纳米硫硒化镉大红陶瓷颜料

玄兆坤  
【摘要】: 近几十年来,国内外学者对硫硒化镉陶瓷颜料做了大量的研究工作,在各类能够生产大红色调的颜料中,只有硫硒化镉可以产生纯正的大红色。但是硫硒化镉热稳定性差,在高温下极易氧化分解。如何获得耐高温的大红颜料一直是陶瓷装饰方向研究的课题。中外陶瓷专家投入了大量的人力、物力和财力,试图烧制出人们梦寐以求的大红色瓷器,但都不是特别成功,原因是陶瓷大红颜料不耐高温,当温度升至600℃以上,大红色全部褪去,硫硒化镉固熔体变为硫化镉与硒化镉的混合物,在高温作用下,硫化镉可被氧化为氧化镉和二氧化硒,从而失去其着色的功能。 高质量的瓷器生产烧成温度一般在1200℃以上,这就产生了巨大的温差矛盾。能否烧制出耐热1200℃以上的大红瓷器,是摆在国内外陶瓷专家面前的一个重大科技难题。针对这一难题,我们采取湿法合成纳米硫硒化镉,再通过形成稳定固熔体和包裹相结合的办法,通过加入锌离子以使其形成固熔体,起到提高硫硒化镉的分解温度的作用,再加入硅酸溶胶,使纳米二氧化硅粒子包裹于其上,达到使硫硒化镉固熔体能耐受高温的目的,最终成功制得了粒径在100纳米以内的耐高温硫硒化镉大红陶瓷颜料。 本论文的主要工作内容包括: 1、大红颜料前躯体的制备: 先把氧氯化锆和水玻璃制备成溶胶,然后在严格控制该体系的pH值及搅拌条件下,将预先制备的硫硒化镉及含Zn2+的悬浮液与溶胶反应。由于氢氧化锆和二氧化硅沉淀都是由溶胶转化析出,其一次性粒子都是纳米级的,从而使硅酸锆的合成在纳米级的微粒上进行,所以能够降低硅酸锆的生成温度。根据硅酸锆的成核机理以及特殊性能,实验表明,如果在溶胶中再填加适量的辅助试剂Zn2+,与前驱体一起煅烧,还可以进一步降低硅酸锆的生成温度。 2、耐高温大红陶瓷颜料的生成 把前驱体装入陶瓷坩埚中,放入马弗炉中加热到350℃保温,可以让硅酸脱水;再升温到550℃保温,使硫硒化镉的晶型转变在硅酸锆的生成之前完成,同时氢氧化锆在此温度下分解,为硅酸锆的合成做好准备。然后将产品装入石墨坩埚,保持在密闭的环境中放入马弗炉中升温到850℃保温,使硅酸锆与硫硒化镉生成固熔体,即得到硫硒化镉大红纳米颜料。该颜料可以耐受1200℃高温,并且在1200℃氧化气氛中可以稳定存在。 采用溶胶共沉淀与助剂Zn2+相结合的方法,成功地在较低温度下合成了较理想的硅酸锆与硫硒化镉固熔体的大红颜料。 3、硫硒化镉大红颜料的表征 红外光谱显示,前驱体在马弗炉中加热到850℃并保温后,生成了Cd (SxSe1-x)和硅酸锆的固熔体。 X衍射、扫描电镜的结果显示,用该方法所制得的大红陶瓷颜料粒径在20-30nm之间,属于无定型态固熔体。


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