[发明专利]一种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料，是将铋盐溶于硝酸溶液中，加入1:1型硅酸盐矿物分散均匀；将钒源溶于硝酸水溶液或碱的水溶液中，然后加入到含有硅酸盐矿物的铋溶液中，调节反应体系的pH=7~10，搅拌反应，得到黄色沉淀，过滤、洗涤后直接置于马弗炉中煅烧处理，即得1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料。本发明通过引入1:1型硅酸盐矿物，利用其Al₂O₃和SiO₂组分对BiVO₃晶格的掺杂作用，提升了铋黄颜料的颜色性能，有效控制了铋黄纳米粒子的粒径和粒径分布，避免游离团聚体的形成；同时大幅降低铋黄颜料的生产成本，实现了1:1型硅酸盐矿物资源的高值化利用，拓展铋黄颜料的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种铋黄杂化颜料的制备，尤其涉及一种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料及其制备方法，属于环保无机颜料技术领域。

背景技术

随着环保法规要求的日益严厉，禁止使用传统铬、镉、铅颜料已全面开始实施。因此，亟需寻求具有同等性能的环保型替代品。在黄、橙颜料领域，传统的铬黄颜料饱和度高，遮盖力优异，耐久性好，能取代它们的只能是有机颜料，但其遮盖力相比相差很大，在颜色饱和度和耐久性方面也满足不了实际的要求。近年来，混相金属氧化物被广泛应用于解决上述有机颜料替代品存在的固有问题。其中，钒酸铋（铋黄）被公认为一种无毒、耐候性好、色泽明亮的高性能环保黄色无机颜料，可以不用混配有机颜料而直接取代传统镉黄和铬黄。但铋黄颜料生产成本远高于传统镉黄和铬黄颜料，因此，铋黄应用于也仅限许多高档制品，如高级室内装修漆、玩具和轿车面漆等。此外，煅烧或二次煅烧是提升混相金属氧化物颜料结晶度和色相的有效手段之一，但如何避免铋黄颜料粒子在煅烧过程中发生团聚、烧结、尺寸增大等现象，也是目前颜料领域广大学者一直待解的难题。

研究表明，通过引入离子半径相近的掺杂离子或引入无机基底材料是解决上述难题的有效手段。通过引入一定量的掺杂离子（Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Si⁴⁺、稀土离子等），不仅可以改善铋黄颜料的颜色性能（J. Solid State Chem., 2004, 177, 4175-4182；Chinese J.Struct. Chem. 2014, 33, 1436-1442），同时还有效提升铋黄颜料的耐热性能（铋钒为基础掺杂的黄色无机颜料及其制备方法和应用，CN 106349756 A）。此外，引入硫酸钡等基底材料，可以降低铋黄颜料的生产成本（Dye Pigments, 2016, 128, 49-53）。但是，这种对颜色及耐热性能的提升和生产成本的降低较为有限。相比之下，天然黏土矿物由于储量丰富、价格低廉、绿色环保和优异的耐热性能等，是构筑此类基底型环保无机杂化颜料的理想基底材料，尤其是1:1型层状硅酸盐矿物。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明旨在提供一种价廉且颜色性能优异的1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料及其制备方法。

一、铋黄杂化颜料的制备

本发明1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料的制备方法，是将铋盐溶于硝酸溶液中，加入1:1型硅酸盐矿物分散均匀，得含有硅酸盐矿物的铋溶液；将钒源溶于硝酸水溶液或碱的水溶液中，然后加入到含有硅酸盐矿物的铋溶液中，滴加碱的水溶液调节反应体系的pH =7~10，搅拌反应2~12 h，得到黄色沉淀，过滤、洗涤后直接置于马弗炉中，在300~800℃下煅烧0.5~4 h，即得种1:1型硅酸盐矿物掺杂的铋黄杂化颜料产品。

所述铋盐为硝酸铋、硫酸铋、氯化铋、醋酸铋中的至少一种。所述溶解铋盐的硝酸溶液浓度太低，不能有效防止Bi³⁺的水解；浓度太高，耗酸量和污染较大，同时对工业化设备的防腐要求较高，不易实现。实验表明，溶解铋盐的硝酸溶液浓度为0.01~5 mol·L^-1最为适宜。