专利名称：一种绿色多孔固体颜料的合成的制作方法
技术领域：
本发明属于一种绿色多孔固体颜料的合成方法。
背景技术：
多孔固体颜料是一种有特殊用途的材料，这类材料不仅可作色料使用，还可吸附有机染料、水、气体和金属离子等。例如在制作照片质量的喷墨打印纸时，在打印纸表面上涂敷一层多孔颜料，形成一层良好的印墨接受层，从而改善印墨的吸收能力，以减少印墨的扩散。这对提高分辨率、打印密度、真圆度等打印参数，改进打印效果十分有利。此外多孔颜料还可用作装饰性颜料、油墨填加剂等。目前多孔固体颜料的品种还很少，较常见的主要有碳黑、多孔碳酸钙和多孔乳胶粒子。
铬绿是用途广泛的无机绿色颜料，其分子式为Cr2O3，它是在1100～1300℃之间煅烧铬酐得到的，这样高的煅烧温度下合成，生产成本较高；此外，金属铬对人体也有较强的毒害作用，因此铬绿的使用范围受到一定限制。孔雀石矿物也被作为绿色颜料使用，它的分子式为Cu2(CO3)(OH)2，这种矿物颜料耐碱不耐酸，遇酸很快溶解掉。人们在不断地探索合成其它种类的绿色颜料，例如中国专利CN85100268A公开了一种绿色颜料的合成，它是将蓝色群青颜料和钼钨黄颜料简单混合或混合后在550℃煅烧都能制得绿色颜料，这种绿色颜料适于作彩色建筑涂料使用，但它不具有多孔性质。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔绿色固体颜料的合成方法。
皂石是一种层状粘土矿物，它由相互平行的无机层板堆积而成，每个无机层板的结构是两个四面体层夹着一个八面体层。皂石四面体层中的部分四价硅原子被三价铝所取代，导致四面体层带一定的负电荷，因此皂石层间可嵌入带正电荷的离子，得到各种层嵌型主客体化合物。本发明用铝溶胶或十三聚羟基铝溶液来柱撑合成的镍皂石，再经过煅烧，从而得到一种多孔绿色固体颜料。
本发明选择的原料分别是二价镍盐、三价铝盐、氢氧化钠和水玻璃、镍盐选择硝酸镍、氯化镍或硫酸镍、铝盐选择硝酸铝、氯化铝或硫酸铝；其中，水玻璃中二氧化硅的重量含量为20％～30％，模数为2.2～3.3，柱撑溶液铝溶胶和十三聚羟基铝分子式分别为Alx(OH)y(x2～8，y1～15)，AlO4Al12(OH)24(H2O)7+12；绿色颜料的合成步骤如下在室温下，先将二价镍盐和三价铝盐用水共溶，然后逐滴加入水玻璃溶液，剧烈搅拌；各种原料的摩尔配比为铝盐中的铝∶水玻璃中的硅∶镍盐中的镍＝1∶3～15∶3～12；反应10～30分钟后，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，调pH至8.5～10.5之间，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，于280～300℃下反应20～120小时，然后洗涤、过滤、干燥，得到绿色镍皂石；将得到的镍皂石加入到含有铝溶胶或十三聚羟基铝配制而成的柱撑溶液，按每克镍皂石加入含3～8毫摩尔铝离子的柱撑溶液进行柱撑，在50～80℃下老化0.5～2小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤、干燥，再在150～300℃下加热2～5小时，得到绿色固体颜料。
本发明合成的绿色颜料，耐光晒和水洗，光照100小时和用水冲洗50次后，颜色无任何变化。这是由于绿色颜料中，起发色作用的镍原子已经与氧原子键合而被固定在皂石的八面体层中，不易从固体中溶出。同时，这种绿色颜料耐酸性很强，将其加入到6摩尔/升盐酸溶液中，浸泡3小时，然后过滤、洗涤、干燥，得到的固体仍然是绿色。本发明制得的颜料还可用作固体吸附剂、装饰性颜料、油墨填加剂和干燥剂等。
附图1是实施例3合成的颜料的X射线粉末衍射谱图，图中a表示合成的镍皂石，b表示多孔固体绿色颜料。从X射线粉末衍射谱图上可见，镍皂石的第一个衍射峰是7.2°，对应的化合物层间距是12.2，而层柱型绿色颜料第一个衍射峰是5.0°，对应的层间距是18.0。显然，和镍皂石相比，层柱型绿色颜料的层间距增大了6.8，这说明经过与柱撑溶液反应后得到的颜料有较大的层间距，其吸附空间和比表面积都比镍皂石大。低温氮气吸附数据表明，本发明合成的绿色颜料的比表面积约为250m2/g，这说明此颜料是一种有大比表面积的化合物。
附图2是实施例3合成的颜料的热重-差热曲线谱图，图中a表示的是绿色颜料的热重曲线，b表示的是绿色颜料的差热扫描量热曲线。从热重-差热曲线上分析，当温度加热到810℃时，出现吸热和放热的倒置峰，这是层柱绿色颜料的氧化物柱坍塌和层结构被破坏引起的，可以肯定该颜料的层柱型多孔结构能稳定到800℃左右。
具体实施例方式
实施例1在室温下，将含0.75摩尔硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.6摩尔硝酸镍和0.05摩尔硝酸铝的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比是硝酸铝中的铝∶水玻璃中的硅∶硝酸镍中的镍＝1∶15∶12，搅拌10分钟后，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，调pH至8.5，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在280℃下反应20小时，然后洗涤、过滤、干燥，得到绿色镍皂石；取50克上述合成的镍皂石加入到含150毫摩尔铝的十三聚羟基铝配制成的柱撑溶液，在50℃下反应0.5小时，然后将混合物过滤、洗涤和干燥，再将得到固体在150℃下加热5小时，得到浅绿色固体。
实施例2在室温下，将含0.35摩尔硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.3摩尔氯化镍和0.05摩尔氯化铝的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比为氯化铝中的铝∶水玻璃中的硅∶氯化镍中的镍＝1∶7∶6，搅拌20分钟后，向溶液滴加氢氧化钠溶液，调pH至9.0，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在290℃下反应60小时，然后洗涤、过滤、干燥，得到绿色镍皂石；取50克镍皂石加入到含225毫摩尔铝的十三聚羟基铝配制而成的柱撑溶液，在60℃下反应1小时，然后将混合物过滤、洗涤和干燥，再将得到固体在200℃下加热3小时，得到绿色固体。
实施例3在室温下，将含0.216摩尔硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.2摩尔硫酸镍和0.025摩尔硫酸铝的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比为硫酸铝中的铝∶水玻璃中的硅∶硫酸镍中的镍＝1∶4.32∶4，搅拌30分钟后，向溶液滴加氢氧化钠溶液，调pH至10.5，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在285℃下反应48小时，然后洗涤、过滤和干燥，得到绿色镍皂石；取50克镍皂石加入到含325毫摩尔铝的十三聚羟基铝配制而成的柱撑溶液，在75℃下反应1.5小时，然后将混合物过滤、洗涤和干燥，再将得到固体在250℃下加热4小时，得到绿色固体。
实施例4在室温下，将含0.15摩尔硅的水玻璃溶液逐滴加入到溶解有0.15摩尔氯化镍和0.05摩尔氯化铝的水溶液中，滴加过程中剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比为氯化铝中的铝∶水玻璃中的硅∶氯化镍中的镍＝1∶3∶3，搅拌30分钟后，向溶液滴加氢氧化钠溶液，调pH至10.5，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在300℃下反应120小时，然后洗涤、过滤和干燥，得到绿色镍皂石；取50克镍皂石加入到含400毫摩尔铝的铝溶胶配制而成的柱撑溶液，在80℃下反应2小时，然后将混合物过滤、洗涤和干燥，再将得到固体在300℃下加热2小时，得到绿色固体。
权利要求
1.一种绿色多孔固体颜料的合成方法，选择的原料分别是二价镍盐、三价铝盐、氢氧化钠和水玻璃、镍盐选择硝酸镍、氯化镍或硫酸镍、铝盐选择硝酸铝、氯化铝或硫酸铝，其中，水玻璃中二氧化硅的含量为20％～30％，模数为2.2～3.3；选择铝溶胶或十三聚羟基铝作柱撑溶液，铝溶胶分子式为Alx(OH)y，x2～8，y1～15，十三聚羟基铝分子式为AlO4Al12(OH)24(H2O)7+12；合成步骤如下在室温下，先将二价镍盐和三价铝盐用水共溶，然后逐滴加入水玻璃溶液，剧烈搅拌，各种原料的摩尔配比为铝盐中的铝∶水玻璃中的硅∶镍盐中的镍＝1∶3～15∶3～12，反应10～30分钟后，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，调pH至8.5～10.5之间，继续搅拌，再将得到的白色混浊液转移到不锈钢反应釜中密封，在280～300℃下反应20～120小时，洗涤、过滤和干燥，得到绿色镍皂石；将绿色镍皂石直接加入到含有铝溶胶或十三聚羟基铝配制而成的柱撑溶液，每克镍皂石加入含3～8毫摩尔铝离子的柱撑溶液，在50～80℃下反应0.5～2小时，然后将得到的混合物过滤、洗涤和干燥，再在150～300℃下加热2～5小时，得到绿色固体颜料。
全文摘要
本发明属于一种绿色多孔固体颜料的合成方法。选择原料的摩尔配比是铝盐中的铝∶水玻璃中的硅∶镍盐中的镍＝1∶3～15∶3～12，在剧烈搅拌下混合，以氢氧化钠溶液调节pH到8.5～10.5，然后将得到的混合物转移至不锈钢反应釜中，在280～300℃下反应20～120小时，得到绿色的镍皂石；再用铝溶胶或十三聚羟基铝溶液和镍皂石反应，其配比是每克镍皂石加入含3～8毫摩尔铝离子的柱撑溶液，得到的产物再在150～300℃下加热2～5小时，得到绿色多孔固体颜料。这种绿色固体颜料的性质稳定，耐酸、耐碱、比表面积大，可用在装饰品、油墨和纸张填料等领域。
文档编号C09C1/40GK1880386SQ20051013068
公开日2006年12月20日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者李文卓, 刘子阳, 车宇梁 申请人:浙江大学