一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法与流程

本发明属于无机氧化物颜料技术领域，具体涉及一种可反射近红外线的颜料及其制备方法。

背景技术：

含铋(iii)多元金属氧化物具有无毒无害的特性，且由于双重占用的6s轨道的电子和/或空间影响，使其显示出特殊的物化性质。到目前为止，这些材料已作为传感器、颜料、超导体、光催化剂、高温电解质和数据存储材料等被广泛使用。钒酸铋(bivo4)包含单斜白钨矿、四方白钨矿、四方锆石和正交钒酸矿结构，具有离子传导性，这些晶相随热处理温度的不同可相互转化，单斜白钨矿型(m-bivo4)由于较窄的禁带宽度(2.4ev)在化学中表现出最高的光催化活性，而四方白钨矿和单斜白钨矿可被作为黄色环保颜料使用。

目前，当今世界经济的发展和城市建筑面积的增加导致的热岛效应越来越严重，由此引发的能源消耗和环境问题日益突出，而且随着环境温度的升高，人们使用空调的时间也在逐步增加，这样不仅增加了能耗，还可能会导致热岛效应的进一步加剧。有研究表明，太阳的辐射能主要集中于可见光和近红外两个区域。为此，人们研发出了对近红外波段具有高反射特性的颜料，但是在实际使的生产中，大部分无机彩色颜料中都含有铅、镉、铬、钴等重金属元素，有毒又不环保，有些颜料虽然环保其对近红外光的反射效果一般，目前虽然研制出了几种环保且近红外线反射效果好的颜料，但其制备工艺复杂，对原料要求较高，使其价格昂贵，限制了其推广和使用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种不需要经过高温处理、制备工艺简单的可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：一种可反射近红外线的黄色颜料，所述颜料由以下重量份的原料组成：五氧化二钒17-26份、三氧化二铋42-66份、碳酸钠1-5份、三氧化二钇2-10份、氧化钼5-26份、矿化剂0.5-3份。

进一步地，所述颜料由以下重量份的原料组成：五氧化二钒20-23份、三氧化二铋50-60份、碳酸钠2-4份、三氧化二钇4-8份、氧化钼10-21份、矿化剂0.8-2份。

更进一步地，所述颜料由以下重量份的原料组成：五氧化二钒21份、三氧化二铋55份、碳酸钠3份、三氧化二钇6份、氧化钼15份、矿化剂1.3份。

更进一步地，所述矿化剂为硼酸和氯化铵。

更进一步地，所述硼酸与氯化铵的质量比为1:1-1:3。

本发明的另一个目的是提供该可反射近红外线的黄色颜料的制备方法，包括下述步骤：

s1：准确称取五氧化二钒17-26份、三氧化二铋42-66份、碳酸钠1-5份、三氧化二钇2-10份、氧化钼5-26份、矿化剂0.5-3份，混合均匀；

s2：将s1中称量的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，采用湿法球磨2~5h；

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应；

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

进一步地，所述矿化剂为硼酸和氯化铵。

更进一步地，所述硼酸与氯化铵的质量比为1:1-1:3。

更进一步地，所述湿法球磨中，锆珠与物料的质量比为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，物料与球磨介质的质量比为1:2，转盘转速250rpm。

更进一步地，s4中固相合成反应的温度为从室温开始升温，升温速率为5℃/min，升温至600-900℃，保温6-10h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

本发明的有益效果：

1）本发明的颜料物相结构为白钨矿相结构，使本发明的颜料在生产过程中不仅煅烧温度低，而且制备出来的颜料性能稳定、色泽鲜艳、无毒环保。

2）本发明的颜料在近红外波段为750-2500nm处具有较高的反射特性，反射率在90%以上。

3）本发明的颜料采用的制备方法为高能球磨辅助固相法，该方法对生产设备要求低，生产工艺简单易行，便于规模化和工业化生产。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法的实施例的工艺流程图。

图2是本发明一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法的实施例1、3、5的x射线衍射（xrd）图谱。

图3是本发明一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法的实施例1、3、5的近红外反射光谱图。

图4中的a、b、c分别为本发明一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法实施例1、3、5的扫描电镜（sem）图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图4，如图1至图4所示，本发明的一种可反射近红外线的黄色颜料及其制备方法，实施例如下：

实施例1

一种可反射近红外线的黄色颜料，由以下重量份的原料组成：五氧化二钒26份、三氧化二铋66份、碳酸钠1份、三氧化二钇2份、氧化钼5份、矿化剂0.5份。

其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:1。

一种可反射近红外线的黄色颜料的制备方法如下：

s1：准确称取原料五氧化二钒26份、三氧化二铋66份、碳酸钠1份、三氧化二钇2份、氧化钼5份、矿化剂0.5份，其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:1，称取完成后将所有物料混合均匀；

s2：将s1中混合均匀的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，加入的锆珠与物料的质量为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，无水乙醇与物料的质量比为2:1，球磨过程中转盘的转速250rpm，球磨时间为2h。

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应，固相反应过程中控制马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至600℃，保温6h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

实施例2

一种可反射近红外线的黄色颜料，由以下重量份的原料组成：五氧化二钒20份、三氧化二铋50份、碳酸钠2份、三氧化二钇4份、氧化钼10份、矿化剂0.8份。

其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:1。

一种可反射近红外线的黄色颜料的制备方法如下：

s1：准确称取原料五氧化二钒20份、三氧化二铋50份、碳酸钠2份、三氧化二钇4份、氧化钼10份、矿化剂0.8份，其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:1，称取完成后将所有物料混合均匀；

s2：将s1中混合均匀的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，加入的锆珠与物料的质量为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，无水乙醇与物料的质量比为2:1，球磨过程中转盘的转速250rpm，球磨时间为2.5h。

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应，固相反应过程中控制马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至700℃，保温8.5h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

实施例3

一种可反射近红外线的黄色颜料，由以下重量份的原料组成：五氧化二钒21份、三氧化二铋55份、碳酸钠3份、三氧化二钇6份、氧化钼15份、矿化剂1.3份。

其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:2。

一种可反射近红外线的黄色颜料的制备方法如下：

s1：准确称取原料五氧化二钒21份、三氧化二铋55份、碳酸钠3份、三氧化二钇6份、氧化钼15份、矿化剂1.3份，其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:2，称取完成后将所有物料混合均匀；

s2：将s1中混合均匀的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，加入的锆珠的质量与物料的质量为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，无水乙醇的添加量与物料的质量比为2:1，球磨过程中转盘的转速250rpm，球磨时间为3h。

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应，固相反应过程中控制马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至800℃，保温8h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

实施例4

一种可反射近红外线的黄色颜料，由以下重量份的原料组成：五氧化二钒23份、三氧化二铋60份、碳酸钠4份、三氧化二钇8份、氧化钼21份、矿化剂2份。

其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:2.2。

一种可反射近红外线的黄色颜料的制备方法如下：

s1：准确称取原料五氧化二钒23份、三氧化二铋60份、碳酸钠4份、三氧化二钇8份、氧化钼21份、矿化剂2份，其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:2.2，称取完成后将所有物料混合均匀；

s2：将s1中混合均匀的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，加入的锆珠的质量与物料的质量为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，无水乙醇的添加量与物料的质量比为2:1，球磨过程中转盘的转速250rpm，球磨时间为4h。

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应，固相反应过程中控制马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至850℃，保温8.3h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

实施例5

一种可反射近红外线的黄色颜料，由以下重量份的原料组成：五氧化二钒17份、三氧化二铋42份、碳酸钠5份、三氧化二钇10份、氧化钼26份、矿化剂3份。

其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:3。

一种可反射近红外线的黄色颜料的制备方法如下：

s1：准确称取原料五氧化二钒17份、三氧化二铋42份、碳酸钠5份、三氧化二钇10份、氧化钼26份、矿化剂3份，其中的矿化剂为硼酸和氯化铵的混合物，硼酸与氯化铵质量比为1:3，称取完成后将所有物料混合均匀；

s2：将s1中混合均匀的物料与直径为10mm的锆珠一起放入行星球磨机的球磨罐中，加入的锆珠的质量与物料的质量为10:1，采用的球磨介质为无水乙醇，无水乙醇的添加量与物料的质量比为2:1，球磨过程中转盘的转速250rpm，球磨时间为5h。

s3：将s2中球磨后的浆料烘干、破碎之后混合均匀，再进行研磨；

s4：将s3中研磨后的物料置于马弗炉中进行烧结，在空气的气氛下，进行固相合成反应，固相反应过程中控制马弗炉的升温速率为5℃/min，升温至900℃，保温10h，然后再以5℃/min的降温速度冷却至室温。

s5：将s4中固相合成法制备的产品采用玛瑙研钵进行研磨，过200目筛，最终制得黄色的近红外反射颜料。

本发明制备的黄色颜料还可以通过离子掺杂的方式获得其它色彩的颜料。

本发明的颜料物相结构为白钨矿相结构，使本发明的颜料在生产过程中不仅煅烧温度低，而且制备出来的颜料性能稳定、色泽鲜艳、无毒环保。

本发明的颜料在近红外波段为750-2500nm处具有较高的反射特性，反射率基本在90%以上。

本发明的颜料采用的制备方法为高能球磨辅助固相法，该方法对生产设备要求低，生产工艺简单易行，便于规模化和工业化生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。