專利名稱：一種綠色多孔固體顏料的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種綠色多孔固體顏料的合成方法。
背景技術(shù)：
多孔固體顏料是一種有特殊用途的材料，這類材料不僅可作色料使用，還可吸附有機(jī)染料、水、氣體和金屬離子等。例如在制作照片質(zhì)量的噴墨打印紙時(shí)，在打印紙表面上涂敷一層多孔顏料，形成一層良好的印墨接受層，從而改善印墨的吸收能力，以減少印墨的擴(kuò)散。這對(duì)提高分辨率、打印密度、真圓度等打印參數(shù)，改進(jìn)打印效果十分有利。此外多孔顏料還可用作裝飾性顏料、油墨填加劑等。目前多孔固體顏料的品種還很少，較常見的主要有碳黑、多孔碳酸鈣和多孔乳膠粒子。
鉻綠是用途廣泛的無(wú)機(jī)綠色顏料，其分子式為Cr2O3，它是在1100～1300℃之間煅燒鉻酐得到的，這樣高的煅燒溫度下合成，生產(chǎn)成本較高；此外，金屬鉻對(duì)人體也有較強(qiáng)的毒害作用，因此鉻綠的使用范圍受到一定限制?？兹甘V物也被作為綠色顏料使用，它的分子式為Cu2(CO3)(OH)2，這種礦物顏料耐堿不耐酸，遇酸很快溶解掉。人們?cè)诓粩嗟靥剿骱铣善渌N類的綠色顏料，例如中國(guó)專利CN85100268A公開了一種綠色顏料的合成，它是將藍(lán)色群青顏料和鉬鎢黃顏料簡(jiǎn)單混合或混合后在550℃煅燒都能制得綠色顏料，這種綠色顏料適于作彩色建筑涂料使用，但它不具有多孔性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多孔綠色固體顏料的合成方法。
皂石是一種層狀粘土礦物，它由相互平行的無(wú)機(jī)層板堆積而成，每個(gè)無(wú)機(jī)層板的結(jié)構(gòu)是兩個(gè)四面體層夾著一個(gè)八面體層。皂石四面體層中的部分四價(jià)硅原子被三價(jià)鋁所取代，導(dǎo)致四面體層帶一定的負(fù)電荷，因此皂石層間可嵌入帶正電荷的離子，得到各種層嵌型主客體化合物。本發(fā)明用鋁溶膠或十三聚羥基鋁溶液來(lái)柱撐合成的鎳皂石，再經(jīng)過煅燒，從而得到一種多孔綠色固體顏料。
本發(fā)明選擇的原料分別是二價(jià)鎳鹽、三價(jià)鋁鹽、氫氧化鈉和水玻璃、鎳鹽選擇硝酸鎳、氯化鎳或硫酸鎳、鋁鹽選擇硝酸鋁、氯化鋁或硫酸鋁；其中，水玻璃中二氧化硅的重量含量為20％～30％，模數(shù)為2.2～3.3，柱撐溶液鋁溶膠和十三聚羥基鋁分子式分別為Alx(OH)y(x2～8，y1～15)，AlO4Al12(OH)24(H2O)7+12；綠色顏料的合成步驟如下在室溫下，先將二價(jià)鎳鹽和三價(jià)鋁鹽用水共溶，然后逐滴加入水玻璃溶液，劇烈攪拌；各種原料的摩爾配比為鋁鹽中的鋁∶水玻璃中的硅∶鎳鹽中的鎳＝1∶3～15∶3～12；反應(yīng)10～30分鐘后，向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至8.5～10.5之間，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，于280～300℃下反應(yīng)20～120小時(shí)，然后洗滌、過濾、干燥，得到綠色鎳皂石；將得到的鎳皂石加入到含有鋁溶膠或十三聚羥基鋁配制而成的柱撐溶液，按每克鎳皂石加入含3～8毫摩爾鋁離子的柱撐溶液進(jìn)行柱撐，在50～80℃下老化0.5～2小時(shí)，然后將得到的混合物過濾、洗滌、干燥，再在150～300℃下加熱2～5小時(shí)，得到綠色固體顏料。
本發(fā)明合成的綠色顏料，耐光曬和水洗，光照100小時(shí)和用水沖洗50次后，顏色無(wú)任何變化。這是由于綠色顏料中，起發(fā)色作用的鎳原子已經(jīng)與氧原子鍵合而被固定在皂石的八面體層中，不易從固體中溶出。同時(shí)，這種綠色顏料耐酸性很強(qiáng)，將其加入到6摩爾/升鹽酸溶液中，浸泡3小時(shí)，然后過濾、洗滌、干燥，得到的固體仍然是綠色。本發(fā)明制得的顏料還可用作固體吸附劑、裝飾性顏料、油墨填加劑和干燥劑等。


附圖1是實(shí)施例3合成的顏料的X射線粉末衍射譜圖，圖中a表示合成的鎳皂石，b表示多孔固體綠色顏料。從X射線粉末衍射譜圖上可見，鎳皂石的第一個(gè)衍射峰是7.2°，對(duì)應(yīng)的化合物層間距是12.2，而層柱型綠色顏料第一個(gè)衍射峰是5.0°，對(duì)應(yīng)的層間距是18.0。顯然，和鎳皂石相比，層柱型綠色顏料的層間距增大了6.8，這說明經(jīng)過與柱撐溶液反應(yīng)后得到的顏料有較大的層間距，其吸附空間和比表面積都比鎳皂石大。低溫氮?dú)馕綌?shù)據(jù)表明，本發(fā)明合成的綠色顏料的比表面積約為250m2/g，這說明此顏料是一種有大比表面積的化合物。
附圖2是實(shí)施例3合成的顏料的熱重-差熱曲線譜圖，圖中a表示的是綠色顏料的熱重曲線，b表示的是綠色顏料的差熱掃描量熱曲線。從熱重-差熱曲線上分析，當(dāng)溫度加熱到810℃時(shí)，出現(xiàn)吸熱和放熱的倒置峰，這是層柱綠色顏料的氧化物柱坍塌和層結(jié)構(gòu)被破壞引起的，可以肯定該顏料的層柱型多孔結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定到800℃左右。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在室溫下，將含0.75摩爾硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.6摩爾硝酸鎳和0.05摩爾硝酸鋁的水溶液中，滴加過程中劇烈攪拌，各種原料的摩爾配比是硝酸鋁中的鋁∶水玻璃中的硅∶硝酸鎳中的鎳＝1∶15∶12，攪拌10分鐘后，向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至8.5，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，在280℃下反應(yīng)20小時(shí)，然后洗滌、過濾、干燥，得到綠色鎳皂石；取50克上述合成的鎳皂石加入到含150毫摩爾鋁的十三聚羥基鋁配制成的柱撐溶液，在50℃下反應(yīng)0.5小時(shí)，然后將混合物過濾、洗滌和干燥，再將得到固體在150℃下加熱5小時(shí)，得到淺綠色固體。
實(shí)施例2在室溫下，將含0.35摩爾硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.3摩爾氯化鎳和0.05摩爾氯化鋁的水溶液中，滴加過程中劇烈攪拌，各種原料的摩爾配比為氯化鋁中的鋁∶水玻璃中的硅∶氯化鎳中的鎳＝1∶7∶6，攪拌20分鐘后，向溶液滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至9.0，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，在290℃下反應(yīng)60小時(shí)，然后洗滌、過濾、干燥，得到綠色鎳皂石；取50克鎳皂石加入到含225毫摩爾鋁的十三聚羥基鋁配制而成的柱撐溶液，在60℃下反應(yīng)1小時(shí)，然后將混合物過濾、洗滌和干燥，再將得到固體在200℃下加熱3小時(shí)，得到綠色固體。
實(shí)施例3在室溫下，將含0.216摩爾硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.2摩爾硫酸鎳和0.025摩爾硫酸鋁的水溶液中，滴加過程中劇烈攪拌，各種原料的摩爾配比為硫酸鋁中的鋁∶水玻璃中的硅∶硫酸鎳中的鎳＝1∶4.32∶4，攪拌30分鐘后，向溶液滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至10.5，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，在285℃下反應(yīng)48小時(shí)，然后洗滌、過濾和干燥，得到綠色鎳皂石；取50克鎳皂石加入到含325毫摩爾鋁的十三聚羥基鋁配制而成的柱撐溶液，在75℃下反應(yīng)1.5小時(shí)，然后將混合物過濾、洗滌和干燥，再將得到固體在250℃下加熱4小時(shí)，得到綠色固體。
實(shí)施例4在室溫下，將含0.15摩爾硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.15摩爾氯化鎳和0.05摩爾氯化鋁的水溶液中，滴加過程中劇烈攪拌，各種原料的摩爾配比為氯化鋁中的鋁∶水玻璃中的硅∶氯化鎳中的鎳＝1∶3∶3，攪拌30分鐘后，向溶液滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至10.5，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，在300℃下反應(yīng)120小時(shí)，然后洗滌、過濾和干燥，得到綠色鎳皂石；取50克鎳皂石加入到含400毫摩爾鋁的鋁溶膠配制而成的柱撐溶液，在80℃下反應(yīng)2小時(shí)，然后將混合物過濾、洗滌和干燥，再將得到固體在300℃下加熱2小時(shí)，得到綠色固體。
權(quán)利要求
1.一種綠色多孔固體顏料的合成方法，選擇的原料分別是二價(jià)鎳鹽、三價(jià)鋁鹽、氫氧化鈉和水玻璃、鎳鹽選擇硝酸鎳、氯化鎳或硫酸鎳、鋁鹽選擇硝酸鋁、氯化鋁或硫酸鋁，其中，水玻璃中二氧化硅的含量為20％～30％，模數(shù)為2.2～3.3；選擇鋁溶膠或十三聚羥基鋁作柱撐溶液，鋁溶膠分子式為Alx(OH)y，x2～8，y1～15，十三聚羥基鋁分子式為AlO4Al12(OH)24(H2O)7+12；合成步驟如下在室溫下，先將二價(jià)鎳鹽和三價(jià)鋁鹽用水共溶，然后逐滴加入水玻璃溶液，劇烈攪拌，各種原料的摩爾配比為鋁鹽中的鋁∶水玻璃中的硅∶鎳鹽中的鎳＝1∶3～15∶3～12，反應(yīng)10～30分鐘后，向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)pH至8.5～10.5之間，繼續(xù)攪拌，再將得到的白色混濁液轉(zhuǎn)移到不銹鋼反應(yīng)釜中密封，在280～300℃下反應(yīng)20～120小時(shí)，洗滌、過濾和干燥，得到綠色鎳皂石；將綠色鎳皂石直接加入到含有鋁溶膠或十三聚羥基鋁配制而成的柱撐溶液，每克鎳皂石加入含3～8毫摩爾鋁離子的柱撐溶液，在50～80℃下反應(yīng)0.5～2小時(shí)，然后將得到的混合物過濾、洗滌和干燥，再在150～300℃下加熱2～5小時(shí)，得到綠色固體顏料。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種綠色多孔固體顏料的合成方法。選擇原料的摩爾配比是鋁鹽中的鋁∶水玻璃中的硅∶鎳鹽中的鎳＝1∶3～15∶3～12，在劇烈攪拌下混合，以氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到8.5～10.5，然后將得到的混合物轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜中，在280～300℃下反應(yīng)20～120小時(shí)，得到綠色的鎳皂石；再用鋁溶膠或十三聚羥基鋁溶液和鎳皂石反應(yīng)，其配比是每克鎳皂石加入含3～8毫摩爾鋁離子的柱撐溶液，得到的產(chǎn)物再在150～300℃下加熱2～5小時(shí)，得到綠色多孔固體顏料。這種綠色固體顏料的性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、耐堿、比表面積大，可用在裝飾品、油墨和紙張?zhí)盍系阮I(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09C1/40GK1880386SQ20051013068
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者李文卓, 劉子陽(yáng), 車宇梁 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)