[发明专利]一种黑色纳米陶瓷颜料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑色颜料及其制备技术，具体是适用于作釉料着色剂的 纳米黑色颜料，以及这种黑色纳米颜料的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对瓷器的要求倾向于日用陶瓷艺术化， 艺术陶瓷日用化。黑釉是一种名贵的釉，利用黑釉做陶瓷器的装饰，具有庄 重、严肃、古朴典雅的风格，深受人们的喜爱。陶瓷黑色釉产品自宋代产生 至今已有几百年的历史，但国内仍很难生产出那种黑色纯正、釉面光亮、色 差极小的产品。

由于铬、铁、锰、镍、铜、钴等元素在元素周期表中是第四周期的过渡 元素，它们的离子最外层为d轨道，是非球形对称轨道，当这些离子处于不 同形状的配位场中时，产生了配位场效应，电子在不同能级的d轨道之间跃 迁，吸收一定波长的光，其跃迁能在1-4eV之间，刚好对应的光范围为可见 光区，光照射时电子吸收光能量从基态跃迁到激发态，就呈现出颜色。当这 些离子混合使用时，如果比例适当，基本上能将可见光全部吸收，使物体呈 现黑色。

近年来国内在陶瓷生产中，黑釉中的色剂多采用Co-Cr-Mn-Fe系色剂， 因为这种色剂耐高温，几乎不受气氛的影响。目前，市场上对黑色颜料的需 求量很大，但由于当前市场上黑色颜料的烧成温度一般在1250℃左右(徐杰 等，中国陶瓷，2004.50.50-52；张旭东等，中国陶瓷，1996.32.23-26；朱振 峰等，中国陶瓷工业，2002.9.11-14；张旭东，佛山陶瓷，1996.3.12-14)，由 于其烧成温度过高，使得黑色颜料在生产过程中造成巨大的能源浪费，从而 导致生产成本大幅度提高而限制其大规模应用。

燃烧法是合成纳米材料的一种主要方法。其主要过程包括：作为氧化剂 的可溶性盐与一些有机化合物混合(如尿素、柠檬酸等)受热后分解产生大 量可燃性气体，同时放出大量的热，可燃性气体在达到自燃点后自行燃烧。 由于燃烧时温度可达到1000℃以上(Fu，Y.P等，Mater.Res. Bull.2006.41.2260-2267)，所以能在短时间内很容易得到目标产物。目前用此 方法合成纳米材料的报道很多(郝仕油等，化学学报，2008.66.1203-1208； 李桂芳等，硅酸盐学报.2008.36.25-29)，然而目前国内外关于采用燃烧法合 成黑色纳米颜料却鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种黑色纳米颜 料的制备方法。选用适当剂量的燃烧剂，通过燃烧法一步合成发色黑而且稳 定的黑色纳米陶瓷颜料，其合成工艺简单，合成成本小。

本发明的一种纳米黑色陶瓷颜料的制备方法，包括如下步骤：

将草酸铵、甲酸铵、乙酸铵、丙酸铵溶于水后再与硝酸铬、硝酸锰、硝 酸铁和硝酸钴的水合物混合均匀，普通电炉加热，燃烧至没有气体放出即制 得所述纳米黑色陶瓷颜料。

上述制备方法中，混合液中各组分质量百分数如下：Cr(NO₃)₃·9H₂O约 4.35～23.40％、Mn(NO₃)₂·4H₂O约1.32～19.78％、Fe(NO₃)₃·9H₂O约19.78～ 50.57％、Co(NO₃)₂·6H₂O约0.87～6.59％、(NH₄)₂C₂O₄·H₂O约0～28.57％、 HCOONH₄约0～20.75％、CH₃COONH₄约0～29.23％、丙酸铵0～29.57％、 H₂O约1.88～8.80％。

本发明选用草酸铵、甲酸铵、乙酸铵、丙酸铵和水的混合物做为燃烧剂， 制备黑色纳米陶瓷颜料。其TEM显示清晰的高分散纳米颗粒，XRD图谱显 示其为Co-Cr-Mn-Fe尖晶石型固溶体结构。该黑色纳米陶瓷颜料在陶瓷生产、 汽车工业等领域有很广泛的应用。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：