专利名称：一种合成氯氧铋纳米珠光颜料的方法
技术领域：
本发明涉及一种氯氧铋纳米珠光颜料的合成方法，属于无机材料制备工艺技术领域。
背景技术：
回顾珠光颜料的发展史，早在1665年，法国巴黎的捻珠制造商Japuin首先开始从淡水鱼abeitte的鱼鳞中提取天然的珠光颜料一珍珠精。但由于这种天然珍珠精珠光颜料生产成本极高，导致其价格昂贵(非金属矿，1997(6)，17-20)。后来到了1950年后，研究工作者相继发明了一些合成无机珠光颜料的方法。典型的有碱式碳酸铅[PbCO3·Pb(OH)2]、砷酸氧铅。由于铅、砷的毒性太大，故碱式碳酸铅[PbCO3·Pb(OH)2]、砷酸氧铅使其在涂料中的应用受到很多限制。因此，开发色调齐全，色彩鲜艳，无毒性，高性能，不易退色的无机珠光颜料，在颜料市场中有着重要的意义(化学建材，1991(2)，8-12)。相比其他的无机珠光颜料，氯氧铋具有无毒及良好的色泽，生产工艺简单，生产成本较低，且与有机基材的相容性较好等等优点(有色金属提取冶金手册，北京，冶金工业出版社，1992，423-428)。常用的方法是利用氯化铋在常温下水解生成氯氧铋，但这种方法生产出的产品尺寸分布不均匀，且分散性不够好，易于团聚，这些都会影响产品的光泽。开发一种尺寸可控性好，形貌均一，分散性好，同时易于批量生产的氯化铋珠光颜料的制备方法是化工科技领域面临的一项挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯氧铋纳米珠光颜料的合成方法，该方法采用廉价易得的原料，利用水热方法，可大量合成分散性均匀、光泽性好、性能稳定的氯氧铋纳米珠光颜料，以填补氯氧铋纳米珠光颜料制备方面的空白。由于该方法易于放大，调控方便，产品性能优异，可调控性强，将在无机颜料领域拥有广阔的市场前景。
本发明的技术方案如下一种合成氯氧铋纳米珠光颜料的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行1)以分析纯的硝酸铋和表面活性剂十六烷基氯化铵为原料，使三价金属铋离子与十六烷基氯化铵的摩尔比为0.1～1∶2，在容器中加入去离子水，并均匀搅拌；2)用NaOH溶液调节溶液的pH值，使pH值范围在1～14；然后将生成的混合物转移至密闭加热容器中，在120～200℃条件下进行水热反应，加热时间为8～24小时；3)将步骤2)中所得产物用去离子水洗涤，在40～80℃温度下烘干，制得氯氧铋纳米珠光颜料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明采用硝酸铋和表面活性剂十六烷基氯化铵原料，利用水热的方法，制备出了大量廉价的氯氧铋纳米珠光颜料。随着反应条件的不同，所得产物的结晶相和形貌有很大的不同。该方法原料价廉易得，产品形貌均一且分散性好，工艺相当简单，生产易于放大，所得产品具有比较大的性能调控空间。这些氯氧铋纳米珠光颜料均是纳米带状或薄片状的晶体结构，并且具有很高的反射率，当其受到普通的白光照射时，能产生多层次的反射，并产生干涉而呈现柔和丰富的色彩。所制备的产品质量稳定，可控性好，因而具有广阔的应用前景。
图1为BiOCl和Bi24O31Cl10纳米珠光颜料的粉末X射线衍射图。
图2为BiOCl纳米盘状结构的透射电子显微镜图。
图3为BiOCl纳米带状结构的透射电子显微镜图。
图4为Bi24O31Cl10纳米带状结构的透射电子显微镜图。
具体实施例方式
以下为采用本发明方法制备氯氧铋纳米珠光颜料的实例。
实施例1取3mmol分析纯的Bi(NO3)3·5H2O和60mmol的十六烷基氯化铵，置于烧杯中，加入300毫升去离子水，搅拌，溶液为酸性，用碱性NaOH溶液调节溶液的pH＝1值，搅拌后，将此混合物转移至500ml的聚四氟乙烯内衬高压釜中，再充分搅拌30分钟后，将高压釜封紧釜盖之后放入到烘箱(120℃)中反应8小时。取出釜自然冷却，将最终产物过滤，再分别用适量去离子水、无水乙醇洗涤数次，在40℃真空干燥6小时，制得BiOCl纳米盘状结构的白色珠光颜料。
实施例2取5mmol分析纯的Bi(NO3)3·5H2O和20mmol的十六烷基氯化铵，置于烧杯中，加入40毫升适量去离子水，搅拌，溶液为酸性，用碱性NaOH溶液调节溶液的pH＝3值，搅拌后，将此混合物转移至50毫升的聚四氟乙烯内衬高压釜中，再充分搅拌30分钟后，将高压釜封紧釜盖之后放入到烘箱(120℃)中反应12小时。取出釜自然冷却，将最终产物过滤，再分别用适量去离子水、无水乙醇洗涤数次，在60℃真空干燥2小时，制得BiOCl纳米盘状结构的淡黄色珠光颜料。
实施例3取2mmol分析纯的Bi(NO3)3·5H2O和4mmol的十六烷基氯化铵，置于烧杯中，加入40毫升去离子水，搅拌，溶液为酸性，用碱性NaOH溶液调节溶液的pH＝6值，搅拌后，将此混合物转移至50ml的聚四氟乙烯内衬高压釜中，再充分搅拌30分钟后，将高压釜封紧釜盖之后放入到烘箱(200℃)中反应24小时。取出釜自然冷却，将最终产物过滤，分别用适量去离子水、无水乙醇洗涤数次，在80℃真空干燥2小时，制得Bi24O31Cl10纳米带状结构的黄色珠光颜料。
实施例4
取2mmol分析纯的Bi(NO3)3·5H2O和20mmol的十六烷基氯化铵，置于烧杯中，加入40毫升去离子水，搅拌，溶液为酸性，用1mol·L-1NaOH溶液调节溶液的pH＝13值，搅拌后，将此混合物转移至50毫升的聚四氟乙烯内衬高压釜中，再充分搅拌30分钟后，将高压釜封紧釜盖之后放入到烘箱(180℃)中反应16小时。取出釜自然冷却，将最终产物过滤，分别用适量去离子水、无水乙醇洗涤数次，在60℃真空干燥2小时，制得Bi24O31Cl10纳米带状结构的深黄色珠光颜料。
所得产品均用XRD和透射电子显微镜进行了表征。
权利要求
1.一种合成氯氧铋纳米珠光颜料的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行1)以分析纯的硝酸铋和表面活性剂十六烷基氯化铵为原料，使三价金属铋离子与十六烷基氯化铵的摩尔比为0.1～1∶2，在容器中加入去离子水，并均匀搅拌；2)用NaOH溶液调节溶液的pH值，使pH值范围在1～14；然后将生成的混合物转移至密闭加热容器中，在120～200℃条件下进行水热反应，加热时间为8～24小时；3)将步骤2)中所得产物用去离子水洗涤，在40～80℃温度下烘干，制得氯氧铋纳米珠光颜料。
全文摘要
一种合成氯氧铋纳米珠光颜料的方法，属于无机材料制备工艺技术领域。本发明以硝酸铋为原料，通过加入表面活性剂十六烷基氯化铵共同进行反应，控制添加量，使三价金属铋离子与十六烷基氯化铵的摩尔比为0.1～1∶2，同时用NaOH溶液调节溶液的pH值，使pH值范围在1～14。于120～200℃下进行水热反应，生成氯氧铋纳米珠光颜料。该方法原料价廉易得，设备简单，易于实现控制，工艺重复性好，产品质量稳定，操作安全可靠，适于工业放大生产。
文档编号C09C1/00GK1730568SQ20051008629
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者李亚栋, 王军伟, 邓洪 申请人:清华大学