【摘要】：環(huán)境友好型高近紅外反射顏料的使用可以有效緩解全球能源危機(jī)和城市“熱島效應(yīng)”,有利于推動綠色建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,具有重大的環(huán)保意義和應(yīng)用價值�？萍嫉娜找鎰�(chuàng)新也使得建筑材料不斷改進(jìn),單一色彩低性能的顏料已經(jīng)很難滿足人們的美好生活需求,開發(fā)一類新型無毒且顏色可控,同時具有高反射率的顏料已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題。離子摻雜是實(shí)現(xiàn)高近紅外反射功能顏料呈色多樣性的重要手段,為改善傳統(tǒng)顏料含有有毒重金屬元素的缺點(diǎn),本實(shí)驗采用溶膠凝膠法通過雙離子協(xié)同摻雜合成了Cu~(2+)、Tb~(3+)共摻雜的Ba_(1-x)Cu_xZr_(1-y)Tb_yO_3顏料以及Mg~(2+)、Al~(3+)雙摻雜的Co_(1-x)Mg_xCr_(2-y)Al_yO_4高近紅外反射顏料粉體,同時采用固相法制備了[(Na_(0.5)Y_(0.5))_xBi_(1-x)][Mo_xV_(1-x)]O_4型高近紅外功能顏料。利用熱重差示掃描量熱儀(TG-DSC),X-射線衍射儀(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM),紫外/可見/近紅外分光光度計(UV-vis-NIR)和CIE 1976 L~*a~*b~*色度坐標(biāo)等分析測試儀器對所制備的顏料前驅(qū)體的熱分解情況進(jìn)行分析,并對顏料樣品的熱穩(wěn)定性、晶體結(jié)構(gòu)、粒徑尺寸、反射性能、顏色性能和化學(xué)穩(wěn)定性等進(jìn)行研究。實(shí)驗結(jié)果表明:(1)Ba_(1-x)Cu_xZr_(1-y)Tb_yO_3復(fù)合顏料粒子的最佳煅燒溫度為1100℃,Cu~(2+)、Tb~(3+)離子的摻雜并未改變顏料基體BaZrO_3的立方鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu),同時離子半徑差異使得顏料晶胞體積呈有規(guī)律地縮小;合成樣品的紫外-可見光反射率隨著銅及鋱離子摻雜量的增加而增大;通過在鋯酸鋇基體中引入過渡金屬離子Cu~(2+)及稀土離子Tb~(3+)使得顏料的顏色由白色變?yōu)榛疑僮優(yōu)辄S色,同時顏料的禁帶寬度Eg減小;Cu~(2+)離子及Tb~(3+)離子的摻雜充分顯示了離子摻雜對顏料顏色的可調(diào)諧性,此外所制備的Ba_(1-y)Cu_yZr_(1-x)Tb_xO_3顏料粉體的近紅外太陽光反射率最高可達(dá)到80.1%;同時所合成的顏料樣品具有良好的熱穩(wěn)定性,可應(yīng)用于隔熱涂層領(lǐng)域。(2)Co_(1-x)Mg_xCr_(2-y)Al_yO_4復(fù)合粒子的最佳燒結(jié)條件為900℃/6 h,所得顏料樣品均具有立方尖晶石結(jié)構(gòu),摻雜的Mg~(2+)和Al~(3+)離子完全進(jìn)入鉻酸鈷基體晶格中取代Co~(2+)和Cr~(3+)位;同時Mg~(2+)離子的摻雜使得樣品顏色由墨綠色漸變?yōu)樗{(lán)綠色,最終呈現(xiàn)出淺黃色;而Al~(3+)離子的摻雜使得樣品顏色中的綠色組分逐漸降低,藍(lán)色組分逐漸加強(qiáng),最終顏料呈現(xiàn)出亮藍(lán)色;金屬離子的摻雜,不僅降低了成本而且提高了顏料的近紅外太陽光反射率,所制備的Co_(1-x)Mg_xCr_(2-y)Al_yO_4系列顏料具有較高的近紅外太陽光反射率(R*51%);同時所得顏料樣品具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能,在熱反射建筑涂料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。(3)[(Na_(0.5)Y_(0.5))_xBi_(1-x)][Mo_xV_(1-x)]O_4顏料粒子均具有單斜晶系白鎢礦釩酸鉍結(jié)構(gòu),空間群為I2/a(15),且無其他雜峰存在,表明BiVO_4和(NaY)_(1/2)MoO_4化合物最終形成了有效的固溶體;顏料樣品粒子具有不規(guī)則形狀,且出現(xiàn)輕微團(tuán)聚,摻雜離子使得顏料粒子尺寸更加均勻;顏料[(Na_(0.5)Y_(0.5))_xBi_(1-x)][Mo_xV_(1-x)]O_4樣品展現(xiàn)出橙黃色到黃色不等的顏色特性;分析發(fā)現(xiàn)顏料樣品的近紅外太陽光反射率R~*最高可達(dá)到97.71%,說明顏料粉體具有優(yōu)異的隔熱性能;此外,所制備的顏料樣品具有良好的熱穩(wěn)定性,可應(yīng)用于毒性較低的隔熱涂料及塑料制品等領(lǐng)域。本文所合成的復(fù)合顏料粉體在新型建筑節(jié)能環(huán)保材料領(lǐng)域具有一定的基礎(chǔ)研究價值,同時為建筑物裝飾、化工、汽車等領(lǐng)域能夠更好地選材提供了一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：陜西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ620.7
【圖文】：

圖 1-1 （a）城市熱島效應(yīng)示意圖，（b）城市熱島效應(yīng)簡圖 (a) The schematic of urban heat island effect, (b) the diagram of urban heeffect每秒 750 w/m2的能量輻射到地球表面，地球接收到的太陽光輻射 大部分，依據(jù)各區(qū)域占總輻射能量比例大小可分為：近紅外光區(qū)（

圖 1-2 太陽光輻射能量分布圖Fig. 1-2 The radiation energy distribution of sunlight筑隔熱顏料應(yīng)運(yùn)而生。研究發(fā)現(xiàn)[10,11]，夏季建筑物屋頂涂有隔熱家庭的空調(diào)制冷費(fèi)用要節(jié)省大概 25~43%。隔熱顏料的廣泛使用

圖 1-3 近紅外反射顏料的應(yīng)用b）建筑物外墻，（c）汽車外飾，（d）化工容器，（e）陶璃涂層ig. 1-3 Application of near-infrared reflective pigments (b) bulidings walls, (c) automotives exterior decoration, (d)ceramic surface, (f) glass coating在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

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本文編號：2753147