專利名稱：硫化鈰紅色顏料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫化鈰紅色顏料(Y -Ce2S3)的一種制備方法，屬于無(wú)機(jī)顏料的合成技術(shù)。
背景技術(shù)：
y -Ce2S3，也叫倍半硫化鈰。Y -Ce2S3具有良好的熱穩(wěn)定性、耐侯性和耐光性，體色呈大紅色，有望替代有毒的硫硒化鎘(CdSSe)成為一種環(huán)境友好的大紅顏料。法國(guó)羅那普蘭克公司最先報(bào)道￥-(^2&的合成和應(yīng)用。( 有α，β，γ三種晶型。α相在900°C左右轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?，β相?200°C 左右轉(zhuǎn)變?yōu)閅相。Y-CeA3屬立方晶系Th3P4型晶體，所以，其分子式也可以表示為 Y-Ce2.67Va33、(V表示空位)。在Y-Cej3晶格空位處導(dǎo)入堿金屬離子、堿土金屬離子或重稀土離子，可以調(diào)節(jié)Y-Cej3的電子結(jié)構(gòu)、改變其反射光譜和反射率，從而調(diào)節(jié)硫化鈰顏色。歐洲專利EP0680930A、日本專利特開平8_259229、日本專利洸89819、中國(guó)專利 CN98120016. 8，CN01139900. 7 和 CN200810031536. 4 等記載了 Y-Ce2S3 顏料的制備方法。第一種方法是在管式高溫爐中通入氮?dú)浠旌蠚怏w(H2+N2)，在高溫下將Ce2 (SO4)3或Ce (SO4)2還原成Y-Ce2S3。第二種方法是在管式高溫爐中通入吐5或W2氣體，在高溫下將鈰的化合物 (包括氧化物、氯化物、碳酸鹽和草酸鹽等)硫化成Y_Ce2&。第三種方法是用H2與硫蒸氣硫化CeO2生成Y_Ce2&。上述專利記載的合成方法有明顯的不足之處(1)制備過(guò)程使用易燃易爆的氫氣 (H2)，存在安全隱患；⑵使用有毒的硫化物氣體(H2S、CS2)或產(chǎn)生有毒的SO2和SO3氣體， 危害環(huán)境和生產(chǎn)工人；03)傳統(tǒng)的加熱方式(硅碳棒或硅鉬棒發(fā)熱)耗能高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。 所以，上述專利記載的合成技術(shù)難以適合工業(yè)化生產(chǎn)要求。雖然Tsuzuki等人采用機(jī)械化學(xué)法，直接球磨無(wú)水CeCl3、CaS和CaCl2混合物，在常溫下也得到了 Y _Ce2&，但產(chǎn)物中的雜質(zhì)含量很高，且粒徑分布很不均勻，也不實(shí)用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是發(fā)明一種關(guān)于Y-Cej3的制備方法。首先，采用液相均勻沉淀法合成a-Ce2&、β-Cej3和Y-Cej3混合晶體；然后，采用微波輔助加熱，使混合晶體在 1200°C轉(zhuǎn)變成Y -Ce2S3,得到體色均勻的大紅色粉末。稱這種方法為“液相沉淀-高溫轉(zhuǎn)晶” 法。本方法完全避免了使用易燃易爆氣體和有毒氣體，也不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，安全環(huán)保；并且采用微波輔助加熱方式，高效節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有制備技術(shù)的不足，提供一種制備Y-Ce2S3 的新技術(shù)。這種新技術(shù)不使用易燃易爆氣體(H2)和有毒氣體(H2S和CS2),也不產(chǎn)生有毒氣體(S&或SO3)。解決本發(fā)明技術(shù)所采用的技術(shù)方案是“液相沉淀-高溫轉(zhuǎn)晶”兩步合成法(1)第一步，液相沉淀以水溶性三價(jià)鈰鹽和水溶性硫化物為原料配成Ce3+溶液和S2_溶液，按照Ge3+離子與S2_離子的物質(zhì)的量之比 ns = 1 1. 5-3. 0將Ce3+溶液慢慢滴加到S2_溶液中并不斷攪拌，靜置至沉淀完成；經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到含a-Ce2S3、 β -Ce2S3和Y -Ce2S3的混晶前驅(qū)體。(2)第二步，高溫轉(zhuǎn)晶向上述混晶前驅(qū)體中加入適量的堿金屬化合物、堿土金屬化合物、H3BO3和碳粉，研磨均勻，轉(zhuǎn)放入坩堝后置于程控微波爐內(nèi)；通氮?dú)饣驓鍤廒s盡密閉系統(tǒng)中的空氣，停止通N2,微波爐升溫至1200°C，恒溫1.0-4.0小時(shí)，再冷卻到室溫。取出物料，即得Y -Ce2S3紅色顏料。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)l、Ce3+離子與爐_離子在溶液中發(fā)生沉淀反應(yīng)生成硫化鈰混晶，制備過(guò)程中不使用易燃易爆氣體和有毒氣體，也不產(chǎn)生有毒氣體，安全環(huán)保。2、采用微波輔助加熱方式高溫轉(zhuǎn)晶，高效節(jié)能。本發(fā)明所指的紅色顏料Y -Ce2S3的合成方法是按照Ce3+離子與S2_離子的物質(zhì)的量之比 ns = 1 1. 5_3. 0分別量取Ce3+ 溶液和S2—溶液。將Ce3+溶液滴加到S2—溶液中并不斷攪拌直至沉淀完成。過(guò)濾、洗滌、得到含α-Ce2S3、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅(qū)體。將混晶前驅(qū)體置于恒溫干燥箱中，80°C下干燥。在干燥了的混晶前驅(qū)體中加入適量的堿金屬化合物、堿土金屬化合物、碳粉和H3BO3, 混合均勻，充分研磨，得到改性前驅(qū)體。其中，堿金屬離子、堿土金屬離子和碳粉的加入量分別占鈰離子的0-30. Omo 1%,0-60. Omol%和1. 0-6. Omo 1%,H3BO3的加入量占整個(gè)物料的 5. 0-10. Owt. %。將改性前驅(qū)體放入坩堝內(nèi)，置于程控微波爐內(nèi)。通氮?dú)饣驓鍤廒s盡密閉系統(tǒng)中的空氣，停止通N2 ；微波爐升溫至1200°C，恒溫1. 0-4. 0小時(shí)，再冷卻到室溫。取出物料，研磨、洗滌、過(guò)篩，得到紅色顏料Y_Ce2&。


圖ICe2.31Na0.23Ca0.38S4 的 X 射線衍射圖
具體實(shí)施例方式實(shí)例ICe2.31Na0.23Ca0.38S4 紅色顏料稱取CeCl32. 46克、Na2S*9H20 5. 4克，分別溶于IOOmL去離子水，配成CeCl3溶液和Na2S溶液。將CeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，邊加邊攪拌至沉淀反應(yīng)完全。過(guò)濾、洗滌、 得到含a-Ce2&、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅(qū)體。將混晶前驅(qū)體置于恒溫干燥箱中， 80°C下干燥。在干燥了的混晶前驅(qū)體中加入Na2CO3O. 07克、CaCO3O. 16克，H3BO3O. 3克，碳粉 1.0克，混合均勻，充分研磨，得到改性前軀體。將改性前軀體置于密封的微波爐中，先通入 N2趕盡密閉系統(tǒng)中的空氣，停止通N2，微波爐快速升溫至1200°C，保溫3. 0小時(shí)，自然冷卻至室溫。取出產(chǎn)物，球磨、水洗、過(guò)篩、烘干，得紅色粉末。經(jīng)過(guò)X-射線衍射儀檢測(cè)，所得紅色粉末為結(jié)晶度良好的Y_Ce2&。
權(quán)利要求
1.紅色顏料Cej3的一種制備方法，其特征在于以水溶性三價(jià)鈰鹽和水溶性硫化物為原料配制Ce3+溶液和S2_溶液，按照Ge3+離子與S2_離子的物質(zhì)的量之比 ns = 1 1.5-3.0量取溶液，將Ge3+溶液慢慢滴加到S2_溶液中并不斷攪拌，發(fā)生沉淀反應(yīng)直至沉淀完成；經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到含a-Ce2S3、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅(qū)體。
2.一種用于權(quán)利要求1所述混晶前軀體的晶型轉(zhuǎn)變方法，其特征在于在混晶前驅(qū)體中加入碳粉高溫固硫、加入鈉離子和鈣離子占據(jù)晶格空位、加入硼酸作助熔劑，微波輔助加熱，在1200°C恒溫1.0-4.0小時(shí)，將a -Ce2S3 ^P β-Cej3全部轉(zhuǎn)變?yōu)閅-Cej3并提高 Y-Cej3結(jié)晶度。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于紅色顏料Ce2S3的制備技術(shù)，即“液相沉淀-高溫轉(zhuǎn)晶”兩步合成法首先，采用Ce3+離子溶液與S2-離子溶液混合發(fā)生沉淀反應(yīng)合成α-Ce2S3、β-Ce2S3和γ-Ce2S3混晶前驅(qū)體。然后，在混晶前驅(qū)體中加入適量的碳粉、碳酸鈉、碳酸鈣和硼酸對(duì)混晶前驅(qū)體進(jìn)行改性，采用微波輔助加熱，在1200℃下將α-Ce2S3、β-Ce2S3轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ce2S3并提高γ-Ce2S3的結(jié)晶度。制備過(guò)程中不使用易燃易爆氣體(H2)和H2S和CS2有毒氣體，也不產(chǎn)生SO2或SO3有毒氣體，安全環(huán)保；采用微波輔助加熱方式高溫轉(zhuǎn)晶，高效節(jié)能。所得γ-Ce2S3顆粒均勻，顏色鮮紅。
文檔編號(hào)C01F17/00GK102515240SQ20111038281
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者余麗萍, 廉世勛, 榮春英, 葛勇杰, 邱忠賢 申請(qǐng)人:湖南師范大學(xué)