硫硒化鎘大紅顏料的制備

玄兆坤，孟玲菊，魏淑麗

（1.河北民族師范學(xué)院，河北 承德 067000 2.承德廣播電視大學(xué)，河北 承德 067000）

1 實(shí)驗(yàn)及探究過程

1.1 實(shí)驗(yàn)操作過程

1.1.1 將硒粉運(yùn)用超聲波的振蕩作用在硫化鈉溶液中溶解，再把氯化鎘水溶液注入以上溶液中與硒粉反應(yīng)，室溫條件下，用磁力攪拌器攪拌一小時(shí)，然后加入氯化鋅水溶液引入鋅離子，繼續(xù)充分反應(yīng)2小時(shí)。

1.1.2 將氧氯化鋯溶液倒入上述溶液中，為硅酸鋯包裹層的生成做準(zhǔn)備，常溫條件在磁力攪拌器上攪拌繼續(xù)反應(yīng)一小時(shí)。

1.1.3 在上面攪拌反應(yīng)的溶液中加入硅酸鈉溶液，為硅酸鋯的生成提供硅酸根，因?yàn)楣杷岬纳蓪θ芤涵h(huán)境要求比較特殊，所以用鹽酸調(diào)節(jié)整體溶液的pH值到9.5左右，防止硅酸的凝聚，并繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，然后靜置2小時(shí)。

1.1.4 將靜置好的沉淀物進(jìn)行真空抽濾，用大量蒸餾水洗滌沉淀，抽濾去除雜質(zhì)離子，然后用無水乙醇洗滌，減少前軀體中的水分含量。將產(chǎn)品放入干燥箱中，在100℃的條件下烘干，得到前軀體，對其研磨后，得到棕黃色的質(zhì)地比較松散的粉末狀物質(zhì)。

1.1.5 將上述所得沉淀在碳粉和碳棒存在的還原條件下，用陶瓷坩堝置于馬幅爐中，采用階段式升溫的辦法（350℃、500℃、850℃各保溫半小時(shí)），使顏料在各個(gè)溫度段進(jìn)行反應(yīng)，最終得到鮮紅色顏料。然后，再將碳粉及碳棒與顏料分離，將顏料重新裝入陶瓷坩堝中在氧化條件下繼續(xù)升溫至850℃。觀察此刻顏料呈色，并得到以下數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)記錄結(jié)果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果（見表1）

表1 硒粉、氯化鋅、硅酸鈉及PH調(diào)整的數(shù)據(jù)記錄

3 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

3.1 硫、硒和鎘的比例對顏料呈色的影響

由表1數(shù)據(jù)可知，硒粉和硫化鎘含量不同直接影響顏料的顏色，當(dāng)硒粉的量比較少時(shí)，顏料發(fā)色弱，多數(shù)呈現(xiàn)橙黃色。隨硒粉的含量的增大，顏料的紅色漸強(qiáng)，從表2可知，其變色過程由橙黃色變紅直至到黑色。綜合以上數(shù)據(jù)，只有當(dāng)硫化鎘與硒粉的比例在7.86∶1時(shí)，顏料呈色最為飽滿，為鮮紅色。在控制硫化鈉及氯化鎘的量不變的前提下，調(diào)整硒粉的用量，可以得到結(jié)論，當(dāng) S∶Se∶Cd 的摩爾比為 4.94∶1∶7.86時(shí)，紅色最為鮮艷。由表2數(shù)據(jù)可見：

表2 硫、硒和鎘的比例對顏料呈色的影響

3.2 制備工藝條件優(yōu)化

3.2.1 體系pH值對硅酸鋯包裹的影響

Na2SiO3是強(qiáng)堿弱酸鹽，通過計(jì)算可知，在pH值小于8.0的條件下，會(huì)生成膠體繼而凝聚生成硅酸凝膠，不能有效地生成硅酸膠體，當(dāng)pH值大于10時(shí)，硅酸鈉又會(huì)以溶液形式存在而在生成前軀體的過程中損失掉，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)體系pH值保持在9.5左右時(shí)，可以生成硅酸溶膠并且可以與硫硒化鎘一起反應(yīng)生成包裹型前軀體。表3為不同pH值下顏料的包裹情況，及在相應(yīng)條件下顏料的呈色。

表3 pH值對硅酸鋯包裹的影響

3.2.2 Zn2+對硅酸鋯生成溫度的影響

實(shí)驗(yàn)過程中，Zn2+會(huì)最終轉(zhuǎn)化為ZnO，制備過程中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

由上面反應(yīng)可知，在制備硫硒化鎘的過程中加入Zn2+，可以使硅酸鋯與硫硒化鎘反應(yīng)生成固溶體的過程中，由于ZnS和ZnSe的生成，提高顏料的耐高溫性能。表4驗(yàn)證了顏料耐高溫性能與Zn2+存在與否的關(guān)系。如表4：

表4 Zn2+對顏料耐溫度的影響

由表4可知，在碳粉存在的還原條件下，由于沒有氧氣的參與，是顏料保持了硫硒化鎘的固有顏色，都生成了大紅色粉末狀顏料，但是當(dāng)把它們都放在氧化條件下煅燒時(shí)，可以看出不加Zn2+顏料的耐高溫能力明顯下降，因?yàn)檠鯕獾难趸詈笞兂闪撕谏６恿薢n2+的顏料耐高溫性能明顯提高，整個(gè)過程中仍然能夠保持大紅色。原因是由于Zn2+的加入反應(yīng)生成的ZnS，其升華溫度為1182℃，而ZnSe升華溫度為1000℃，比S的444℃以及Se的660℃提高了很多，可見Zn2+的引入生成的ZnS和ZnSe，可以有效地保留Se，在硅酸鋯的生成時(shí)不揮發(fā)，最終得到成固溶體的硫硒化鎘與硅酸鋯紅色陶瓷顏料。