專利名稱：硫化鈰紅色顏料的制備方法
技術領域：
本發明涉及硫化鈰紅色顏料(Y -Ce2S3)的一種制備方法，屬于無機顏料的合成技術。
背景技術：
y -Ce2S3，也叫倍半硫化鈰。Y -Ce2S3具有良好的熱穩定性、耐侯性和耐光性，體色呈大紅色，有望替代有毒的硫硒化鎘(CdSSe)成為一種環境友好的大紅顏料。法國羅那普蘭克公司最先報道￥-(^2&的合成和應用。( 有α，β，γ三種晶型。α相在900°C左右轉變為β相，β相在1200°C 左右轉變為Y相。Y-CeA3屬立方晶系Th3P4型晶體，所以，其分子式也可以表示為 Y-Ce2.67Va33、(V表示空位)。在Y-Cej3晶格空位處導入堿金屬離子、堿土金屬離子或重稀土離子，可以調節Y-Cej3的電子結構、改變其反射光譜和反射率，從而調節硫化鈰顏色。歐洲專利EP0680930A、日本專利特開平8_259229、日本專利洸89819、中國專利 CN98120016. 8，CN01139900. 7 和 CN200810031536. 4 等記載了 Y-Ce2S3 顏料的制備方法。第一種方法是在管式高溫爐中通入氮氫混合氣體(H2+N2)，在高溫下將Ce2 (SO4)3或Ce (SO4)2還原成Y-Ce2S3。第二種方法是在管式高溫爐中通入吐5或W2氣體，在高溫下將鈰的化合物 (包括氧化物、氯化物、碳酸鹽和草酸鹽等)硫化成Y_Ce2&。第三種方法是用H2與硫蒸氣硫化CeO2生成Y_Ce2&。上述專利記載的合成方法有明顯的不足之處(1)制備過程使用易燃易爆的氫氣 (H2)，存在安全隱患；⑵使用有毒的硫化物氣體(H2S、CS2)或產生有毒的SO2和SO3氣體， 危害環境和生產工人；03)傳統的加熱方式(硅碳棒或硅鉬棒發熱)耗能高、反應時間長。 所以，上述專利記載的合成技術難以適合工業化生產要求。雖然Tsuzuki等人采用機械化學法，直接球磨無水CeCl3、CaS和CaCl2混合物，在常溫下也得到了 Y _Ce2&，但產物中的雜質含量很高，且粒徑分布很不均勻，也不實用于工業化生產。本發明的目的是發明一種關于Y-Cej3的制備方法。首先，采用液相均勻沉淀法合成a-Ce2&、β-Cej3和Y-Cej3混合晶體；然后，采用微波輔助加熱，使混合晶體在 1200°C轉變成Y -Ce2S3,得到體色均勻的大紅色粉末。稱這種方法為“液相沉淀-高溫轉晶” 法。本方法完全避免了使用易燃易爆氣體和有毒氣體，也不會產生有毒氣體，安全環保；并且采用微波輔助加熱方式，高效節能。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有制備技術的不足，提供一種制備Y-Ce2S3 的新技術。這種新技術不使用易燃易爆氣體(H2)和有毒氣體(H2S和CS2),也不產生有毒氣體(S&或SO3)。解決本發明技術所采用的技術方案是“液相沉淀-高溫轉晶”兩步合成法(1)第一步，液相沉淀以水溶性三價鈰鹽和水溶性硫化物為原料配成Ce3+溶液和S2_溶液，按照Ge3+離子與S2_離子的物質的量之比 ns = 1 1. 5-3. 0將Ce3+溶液慢慢滴加到S2_溶液中并不斷攪拌，靜置至沉淀完成；經過濾、洗滌、干燥，得到含a-Ce2S3、 β -Ce2S3和Y -Ce2S3的混晶前驅體。(2)第二步，高溫轉晶向上述混晶前驅體中加入適量的堿金屬化合物、堿土金屬化合物、H3BO3和碳粉，研磨均勻，轉放入坩堝后置于程控微波爐內；通氮氣或氬氣趕盡密閉系統中的空氣，停止通N2,微波爐升溫至1200°C，恒溫1.0-4.0小時，再冷卻到室溫。取出物料，即得Y -Ce2S3紅色顏料。本發明具有以下特點l、Ce3+離子與爐_離子在溶液中發生沉淀反應生成硫化鈰混晶，制備過程中不使用易燃易爆氣體和有毒氣體，也不產生有毒氣體，安全環保。2、采用微波輔助加熱方式高溫轉晶，高效節能。本發明所指的紅色顏料Y -Ce2S3的合成方法是按照Ce3+離子與S2_離子的物質的量之比 ns = 1 1. 5_3. 0分別量取Ce3+ 溶液和S2—溶液。將Ce3+溶液滴加到S2—溶液中并不斷攪拌直至沉淀完成。過濾、洗滌、得到含α-Ce2S3、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅體。將混晶前驅體置于恒溫干燥箱中，80°C下干燥。在干燥了的混晶前驅體中加入適量的堿金屬化合物、堿土金屬化合物、碳粉和H3BO3, 混合均勻，充分研磨，得到改性前驅體。其中，堿金屬離子、堿土金屬離子和碳粉的加入量分別占鈰離子的0-30. Omo 1%,0-60. Omol%和1. 0-6. Omo 1%,H3BO3的加入量占整個物料的 5. 0-10. Owt. %。將改性前驅體放入坩堝內，置于程控微波爐內。通氮氣或氬氣趕盡密閉系統中的空氣，停止通N2 ；微波爐升溫至1200°C，恒溫1. 0-4. 0小時，再冷卻到室溫。取出物料，研磨、洗滌、過篩，得到紅色顏料Y_Ce2&。


圖ICe2.31Na0.23Ca0.38S4 的 X 射線衍射圖
具體實施例方式實例ICe2.31Na0.23Ca0.38S4 紅色顏料稱取CeCl32. 46克、Na2S*9H20 5. 4克，分別溶于IOOmL去離子水，配成CeCl3溶液和Na2S溶液。將CeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，邊加邊攪拌至沉淀反應完全。過濾、洗滌、 得到含a-Ce2&、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅體。將混晶前驅體置于恒溫干燥箱中， 80°C下干燥。在干燥了的混晶前驅體中加入Na2CO3O. 07克、CaCO3O. 16克，H3BO3O. 3克，碳粉 1.0克，混合均勻，充分研磨，得到改性前軀體。將改性前軀體置于密封的微波爐中，先通入 N2趕盡密閉系統中的空氣，停止通N2，微波爐快速升溫至1200°C，保溫3. 0小時，自然冷卻至室溫。取出產物，球磨、水洗、過篩、烘干，得紅色粉末。經過X-射線衍射儀檢測，所得紅色粉末為結晶度良好的Y_Ce2&。
權利要求
1.紅色顏料Cej3的一種制備方法，其特征在于以水溶性三價鈰鹽和水溶性硫化物為原料配制Ce3+溶液和S2_溶液，按照Ge3+離子與S2_離子的物質的量之比 ns = 1 1.5-3.0量取溶液，將Ge3+溶液慢慢滴加到S2_溶液中并不斷攪拌，發生沉淀反應直至沉淀完成；經過濾、洗滌、干燥，得到含a-Ce2S3、β-Cej3和Y-Cej3的混晶前驅體。
2.一種用于權利要求1所述混晶前軀體的晶型轉變方法，其特征在于在混晶前驅體中加入碳粉高溫固硫、加入鈉離子和鈣離子占據晶格空位、加入硼酸作助熔劑，微波輔助加熱，在1200°C恒溫1.0-4.0小時，將a -Ce2S3 ^P β-Cej3全部轉變為Y-Cej3并提高 Y-Cej3結晶度。
全文摘要
本發明是關于紅色顏料Ce2S3的制備技術，即“液相沉淀-高溫轉晶”兩步合成法首先，采用Ce3+離子溶液與S2-離子溶液混合發生沉淀反應合成α-Ce2S3、β-Ce2S3和γ-Ce2S3混晶前驅體。然后，在混晶前驅體中加入適量的碳粉、碳酸鈉、碳酸鈣和硼酸對混晶前驅體進行改性，采用微波輔助加熱，在1200℃下將α-Ce2S3、β-Ce2S3轉變為γ-Ce2S3并提高γ-Ce2S3的結晶度。制備過程中不使用易燃易爆氣體(H2)和H2S和CS2有毒氣體，也不產生SO2或SO3有毒氣體，安全環保；采用微波輔助加熱方式高溫轉晶，高效節能。所得γ-Ce2S3顆粒均勻，顏色鮮紅。
文檔編號C01F17/00GK102515240SQ20111038281
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者余麗萍, 廉世勛, 榮春英, 葛勇杰, 邱忠賢 申請人:湖南師范大學