[发明专利]一种磷酸镍锂纳米黄色色料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磷酸镍锂纳米黄色色料及其制备方法。制备方法包括如下步骤：在反应釜中加入含聚乙二醇的水溶液；将含锂原料、含镍原料、磷酸氨盐加入上述含聚乙二醇的水溶液中，经搅拌形成混合溶液或悬混液，水热合成中保持机械搅拌一直开启；将反应釜升温进行水热合成反应，然后冷却；放出反应后的混合液，经沉淀后，再过滤或离心处理；洗涤、干燥后即得磷酸镍锂纳米黄色色料。本发明的制备方法便于形成产物物相的控制、工艺简便、聚乙二醇的添加避免了纳米色料颗粒的团聚、提高了产物的易分散性、适合大规模低成本生产。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种磷酸镍锂纳米黄色色料及其制备方法。

背景技术

在印刷色彩模式下的CMYK配色系统中，利用色料的三原色(C：青色；M：品红色；Y：黄色)，加上黑色(K)油墨，通过四种颜色的混合叠加可以实现全彩显色。这四种单元色色料的质量高低则成为实现这一目标的关键。

有机色料品类丰富且发色力强，可以用作CMYK这四种单元色色料的材料种类也多。然而，有机色料的耐候、耐温稳定性差是这类色料的主要缺点。在要求高耐候、高耐温的使用场合，人们更多地倾向于寻找和使用无机色料。

与有机色料相比，无机色料品种少、发色能力相对较弱。近年来，随着无机色料在化妆品、塑料等领域的应用不断扩展，特别是喷墨打印技术在陶瓷装饰的广泛使用，市场对纳米色料的需求快速增长。

传统的固相烧结法是制备微米级色料的主要方法，为实现在喷墨打印、透明薄膜等方面的应用，需要通过机械研磨等手段减小色料尺寸。但无机色料通过研磨工艺减小粒径，当粒径减小至纳米级别时，因为表面缺陷增多，甚至部分发生非晶化，导致大部分色料发色能力弱化明显。无机纳米色料使用的另外一个问题是，随着颗粒尺寸的减小，其表面积急骤增大，导致使用时分散困难，易于发生团聚。

化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等是制备超细粉体的主要方法，在纳米功能材料领域已被广泛研究与应用。这些方法在色料制备方面虽有报导但工业化规模应用尚不普遍。其中钴蓝色料的水热合成报导文献较多，比如Zhizhang Chen等报导了利用水热法合成了粒径约70nm的钴蓝(CoAl₂O₄)色料(https：//doi.org/10.1016/S0167-577X(02)00378-6)；Fangli YU等比较了通过溶胶-凝胶-煅烧工艺(1000℃)和溶胶-凝胶-水热工艺(250℃)制备钴蓝(CoAl₂O₄)色料(https：//doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.01.018)，发现水热工工艺制备的粉体尺寸为50～60nm且尺寸均一。

具有橄榄石晶体结构的磷酸铁锂作为一种安全性好、价格低廉的正极材料，已经得到了广泛研究和应用。发明人注意到具有相似橄榄石型晶体结构的磷酸镍锂具有比磷酸铁锂更高的工作电压，磷酸铁锂的工作电压为3.45V(vs.Li/Li⁺)，而磷酸镍锂的工作电压为5.1V(vs.Li/Li⁺)。因与磷酸镍锂相匹配的电解液缺乏，目前它作为电极材料的使用尚不具备条件。这类电极材料的特点之一是导电性较差，作为电极材料使用时通常通过碳包覆来提高其颗粒间的电子导电性能。现有技术制备得到的磷酸镍锂粉末为灰褐色，且颗粒大小不一，难以实际应用。

本发明申请人发现在用水热法制备磷酸镍锂时，所得材料为明亮的纳米黄色色料，后经色度分析发现该材料呈现几乎完美的黄色。可作为CMYK配色系统中的三原色之一的无机黄色候选材料使用。

发明内容

鉴于无机色料在CMYK配色系统中存在三原色候选材料缺乏的现状及无机纳米色料在制备及后期处理中所存在的缺点，本发明的目的在于提供一种发色强度好、色彩纯度高的黄色无机纳米色料，所制备的色料在使用时无需经高强度的球磨而只需通过简单的剪切分散即可达到良好分散效果。