ZHU LIU (CN)
LI RONG (CN)
| CN102502821A | 2012-06-20 | |||
| US20120141795A1 | 2012-06-07 | |||
| US5399335A | 1995-03-21 |
| 权 利 要 求 书 1. 一种钒酸铋的制备方法， 包括步骤： 将 Bi203 溶解于硝酸中配制 Bi(N03)3 溶液； 由 NH4V03、 Na5P3010、 Na2Mo04、 纯净水、 以及 NaOH配制 NaV03混合溶 液； 将 Bi(N03)3 溶液加入 NH4V03 混合溶液中， Bi(N03)3 溶液加完之后， 调节反应溶液初始 pH， 且搅拌； 反应完毕后， 进行陈化处理； 对于反应获得的 BiV04沉淀物洗涤、分离、干燥， 以获得干燥的 BiV04 粉体； 将干燥的 BiV04粉体煅烧， 以获得烧结的 BiV04粉体； 将烧结的 BiV04粉体进行球磨； 将球磨后的 BiV04 粉体干燥， 以获得 BiV04 产品。 2. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法，其特征在于， Bi(N03)3 溶液的浓度为 0. l〜2mol/L。 3. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 所述配 制 NaV03 混合溶液的过程为： 将 NH4V03、 Na5P3010、 Na2Mo04 加入纯净水混 合， 然后再加入 NaOH, 之后继续加入纯净水， 配制 NaV03 混合溶液。 4. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 在配制 NaV03混合溶液时， 钒与铋的摩尔比为 V:Bi=(0.6〜1.8) :1， 钼与铋摩尔 比为 Mo:Bi=(0〜l) :1， 氢氧化钠与铋摩尔比为 NaOH:Bi=(5〜10) :1， 三 聚憐酸钠与铋摩尔比为 NasP 。： Bi=(0.01〜1) :1。 5. 根据权利要求 1 所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 将 Bi(N03)jBA NH4V03 溶液过程中， 流速为 lml/min〜500ml/min， 反应溶 液初始 pH 为 4〜10， 搅拌时间 lh〜5h， 反应温度 20°C〜90°C。 6. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 陈化时 间为 2〜30h。 7. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 对于反 应获得的 BiV04 沉淀物洗涤、 分离、 干燥时， 干燥温度为 60°C〜120°C。 8. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 将干燥 的 BiV04 粉体煅烧时， 煅烧的温度为 200 °C〜800 °C， 时间为 lh〜10h。 9. 根据权利要求 1所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 将烧结 的 BiV04粉体进行球磨时，球磨介质为锆球，分散剂为十二垸基苯磺酸钠， 并采用纯净水， 且锆球、 纯净水、 十二垸基苯磺酸钠、 BiV04的比例为锆 球：纯净水：十二垸基苯磺酸钠： BiV04= (8〜15) : 3 : (0. 001〜0. 01) : 1， 球 磨时间为 5〜60h。 10. 根据权利要求 1 所述的钒酸铋的制备方法， 其特征在于， 将球 磨后的 BiV04 粉体干燥时， 在 0. 05〜0. 09MPa 的真空度下在 50 °C〜80 下干燥。 |
技术领域
本发明涉及一种无机颜料的制备方法， 尤其涉及一种钒酸铋的制备方 法。 背景技术
BiV0 4 黄色颜料具有无毒、 耐候性好、 色泽明亮及对环境友好的优良性 會^ 是一种有着美好前景的新型颜料， 因而可用来代替含有铅、 镉、 铬等有 毒元素的颜料， 应用于汽车面漆、 工业涂料、 橡胶制品、 塑料制品和印刷油 墨的着色等各项性能要求很高的场合。
BiV0 4 作为一种色泽鲜艳、 性能良好、 不含铅、 无毒的黄色新型环保颜 料， 因其优异的稳定性有着广泛的应用前景。 BiV0 4 主要有四方锆石型、 单 斜白钨矿型结构和四方白钨矿结构，其中单斜 晶系 BiV0 4 适合用作黄色颜料。
BiV0 4 的制备方法主要有固相法、 溶胶凝胶法、 化学共沉淀法、 水热合 成法、 金属有机化合物热分解法、 液相沉淀法和微乳液法等。 以上的制备方 法均能制备出亮黄色的 BiV0 4 颜料， 但或者制备工艺复杂； 或者成分不够均 一； 或者耐温性差， 满足不了更高的要求。 比较而言， 液相沉淀法因其操作 简单， 成本低廉适合于 BiV0 4 颜料的生产。
1996 年 7 月 16 日授权的美国专利 US5,536,309 报道了一种掺杂
BiV0 4 的制备方法， 通过化学沉淀法制备出物质成分为 Bi x E v Si y V (1 _ z )P z O w 的 颜料， 其中 E为钙或者钙锌镁的混合物， 掺杂后 BiV0 4 具有好的热稳定性。 1990年 6 月 17 日核准的美国专利 US4,937,063 介绍了一种固相反应制备 BiV0 4 的方法， 铋氧化物和钒的化合物通过混合球磨、 干燥。 煅烧等工艺获 得 BiV0 4 颜料。 1991 年 8 月 28 日公开的欧洲专利 EP0443981A1 提出了一 种通过煅烧由氧化铋、 五氧化二钒、 碳酸钡组成的混合物制得含钡或者含锌 的着色力强的亮黄色颜料的方法。
以上的制备方法均能制备出亮黄色的 BiV0 4 颜料， 或者制备工艺复杂； 或者成分不够均一； 或者着色力差， 或者耐温性差， 满足不了更高的要求。 因此开发一种技术线路简单，产品性能优良的 BiV0 4 颜料的制备技术具 有重要意义。 发明内容
鉴于现有技术存在的问题， 本发明的目的在于提供一种钒酸铋的制备方 法， 其能简化制备工艺。
本发明的另一目的在于提供一种钒酸铋的制备 方法， 其能提高所获得的 钒酸铋的产品性能。
为了实现上述目的， 本发明提供了一种钒酸铋的制备方法， 包括步骤： 将 Bi 2 0 3 溶解于硝酸中配制 Bi(N0 3 ) 3 溶液；由 NH 4 V0 3 、 Na 5 P 3 0 1() 、 Na 2 Mo0 4 、 纯净水、 以及 NaOH 配制 NaV0 3 混合溶液； 将 Bi(N0 3 ) 3 溶液加入 N¾V0 3 混合溶液中， Bi(N0 3 ) 3 溶液加完之后， 调节反应溶液初始 pH， 且搅拌； 反应 完毕后， 进行陈化处理； 对于反应获得的 BiV0 4 沉淀物洗涤、 分离、 干燥， 以获得干燥的 BiV0 4 粉体； 将干燥的 BiV0 4 粉体煅烧， 以获得烧结的 BiV0 4 粉体； 将烧结的 BiV0 4 粉体进行球磨； 将球磨后的 BiV0 4 粉体干燥， 以获得 BiV0 4 产品。
本发明的有益效果如下。
本发明提供的所述钒酸铋的制备方法， 其制备周期短， 制备工艺简单； 而且制备得到的产品性能优异。 具体实肺式
首先说明根据本发明的钒酸铋的制备方法。
根据本发明的钒酸铋的制备方法包括步骤： 将 Bi 2 0 3 溶解于硝酸中配制 Bi(N0 3 ) 3 溶液； 由 NH 4 V0 3 、 Na 5 P 3 O 10 Na 2 Mo0 4 、 纯净水、 以及 NaOH配 制 NaV0 3 混合溶液； 将 Bi(N0 3 ) 3 溶液加入 NaVO^ 合溶液中， Bi(N0 3 ) 3 溶 液加完之后， 调节溶液 pH， 搅拌； 反应结束后， 进行陈化处理； 对于反应 获得的 BiV0 4 沉淀物经洗涤、 分离、 干燥， 以获得干燥的 BiV0 4 粉体； 将干 燥的 BiVO^iM*煅烧， 以获得烧结的 BiVO^jj体； 将烧结的 BiVO^jj体进行 球磨； 将球磨后的 BiV0 4 粉体真空干燥， 以得到 BiV0 4 产品。 在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， Bi(N0 3 ) 3 溶液浓度 为 0.1~2mol/L。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中，优 选地，在配制 NaV0 3 混合 溶液时，钒与铋摩尔比为 V:Bi=(0.6~1.8): l ;钼与铋摩尔比为 Mo:Bi=(0~l): l， 氢氧化钠与铋摩尔比为 NaOH:Bi=(5~10): l， 三聚憐酸钠与铋摩尔比为
Na 5 P 3 O 10 :Bi=(0.01~l): l。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 所述配制 NaV03 混合溶液的过程为： 将 N¾V0 3 、 Na 5 P 3 O 10 > Na 2 Mo0 4 加入纯净水混合， 然 后再加入 NaOH, 之后继续加入纯净水， 配制 NaV0 3 混合溶液。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 在将 Bi(N0 3 ) 3 溶液 加入 NH 4 V0 3 混合溶液过程中，将 Bi(N0 3 ) 3 溶液加入 NH 4 V0 3 混合溶液的流 速为 lml/min~500ml/min， 加入的同时进行搅拌， 反应 11！〜 5h， 反应温度 20 °C~90°C，反应溶液初始 pH为 4~10。更优选地，将 Bi(N0 3 ) 3 溶液加入 N¾V0 3 混合溶液过程由蠕动泵完成。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 陈化时间 2~30h; 在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 干燥的 BiV0 4 粉体 中的含盐量为 0.51~0.75% ;
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 对于反应获得的 BiV0 4 沉淀物洗涤、 分离、 干燥时， 所述干燥温度为 60°C~120°C。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 将干燥的 BiVO^ 体煅烧时， 煅烧的温度为 200°C~800°C， 时间 11！〜 10h; 更优选地， 煅烧采用 马弗炉完成。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 将烧结的 BiVO^ 体进行球磨时， 球磨介质为锆球， 分散剂为十二垸基苯磺酸钠， 并加入纯净 水， 且锆球、 纯净水、 十二垸基苯磺酸钠、 BiV0 4 的比例为锆球:纯净水：十 二垸基苯磺酸钠: BiVO 4 =(8~15):3:(0.001~0.01):l，球磨时间为 5~60h。优选地， 球磨后 BiV0 4 粒径为 204.3nm~926.8nm。
在根据本发明所述的钒酸铋的制备方法中， 优选地， 将球磨后的 BiV0 4 粉体干燥时， 在 50°C~80°C下于 0.05~0.09MPa真空度下干燥。 其次说明根据本发明钒酸铋的制备方法的实施 例。 实施例 1 将 10gBi 2 O 3 溶解于 18ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制 1.2mol/L 的 Bi(N0 3 ) 3 溶液；
将 6gNH 4 V0 3 、 0.158gNa 5 P 3 O 10 0.62gNa 2 MoO 4 - 2H 2 0 加纯净水混合 后，缓慢加入称量的 lOgNaOH,反应后，续加入纯净水配制成 lmol/LNaV0 3 混合溶液 （计算的摩尔比
V:Bi=1.195:l;Mo:Bi=0.06:l;NaOH:Bi=5.83:l;Na 5 P 3 O 10 :Bi=0.01:l) ；
将配制的 Bi(N0 3 ) 3 溶液用蠕动泵加入配制的 NaV0 3 混合溶液中， 流速 为 20ml/min， 加完 Bi(N0 3 ) 3 溶液， 调节反应液使其初始 pH=7， 然后机械搅 拌 lh， 反应温度为 60°C， 待反应完毕后， 陈化 2h ;
反应后混合液经过反复沉淀、 洗涤、 分离， 然后将 BiV0 4 置于干燥箱中 在 80°C下干燥； 将干燥的 BiV0 4 粉体置于马弗炉中， 在 300°C下煅烧 3h; 将 烧结后的 BiVO^A体按照锆球： 纯净水： 十二垸基苯磺酸
钠: BiVO 4 =8:3:0.005:l 加入球磨 30h; 在 0.05MPa 的真空度下， 50°C干燥， 得到 BiV0 4 产品。 实施例 2 将 10g Bi 2 0 3 溶解于 18ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制 2mol/L 的
Bi(N0 3 ) 3 溶液；
将 9.03gNH 4 VO 3 、 4.89gNa 5 P 3 O 10 、 0g Na 2 Mo0 4 - 2H 2 0 ( 即
Na 2 Mo0 4 - 2H 2 0 不存在） 加纯净水混合， 缓慢加入 17.16gNaOH， 反应后， 继续加入纯净水配制成 2mol/LNaVO^ 合溶液 （摩尔比 V:Bi=1.8:l; Mo:Bi=0:l ; NaOH:Bi=10:l; Na 5 P 3 O 10 :Bi=0.31:l ) ；
将配制的 Bi(N0 3 ) 3 溶液用蠕动泵加入配制的 NaV0 3 混合溶液中， 流速 lOOml/min, 加完 Bi(N0 3 ) 3 溶液， 调节反应溶液使其初始 pH=10， 然后机械 搅拌 5h， 反应温度为 90°C， 待反应完毕后， 陈化 24h; 反应后混合液经过反复沉淀、 洗涤、 分离， 然后将 BiV0 4 置于干燥箱中 在 120°C下干燥；
将干燥的 BiV0 4 粉体置于马弗炉中， 在 800°C下煅烧 lh ;
将烧结后的 BiVO^A体按照锆球： 纯净水： 十二垸基苯磺酸
钠: BiVO 4 =10:3:0.001: l 球磨 60h;
在 0.06MPa 的真空度下， 60°C真空干燥， 得到 BiV0 4 产品。 实施例 3 将 10g Bi 2 0 3 溶解于 25ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制 0.1mol/L 的 Bi(N0 3 ) 3 溶液；
将 3.01g NH 4 VO 3 、 15.787g Na 5 P 3 O 10 10.38g Na 2 Mo0 4 · 2¾0加入纯净 水后混合， 缓慢加入 8.58g NaOH， 反应后， 继续加入纯净水配制成 0.1mol/L NaV0 3 混合溶液 ( 摩尔比 V:Bi=0.6:l ； Mo:Bi=l: l ； NaOH:Bi=5: l ； Na 5 P 3 O 10 :Bi=l: l ) ；
将配制的 Bi(N0 3 ) 3 溶液用蠕动泵加入配制的 NaV0 3 混合溶液中， 流速
500ml/min， 加完 Bi(N0 3 ) 3 溶液， 调节反应溶液使其初始 pH=8， 然后机械搅 拌 3h， 反应温度为 80°C， 待反应完毕后， 陈化 12h;
反应后混合液经过反复沉淀、 洗涤、 分离， 然后将 BiV0 4 置于干燥箱中 在 60 °C下干燥；
将干燥的 BiV0 4 粉体置于马弗炉中， 在 200°C下煅烧 10h;
将烧结后的 BiVO^A体按照锆球： 纯净水： 十二垸基苯磺酸
钠: BiVO 4 =15:3:0.01 :l 球磨 5h;
在 0.08MPa真空度下， 80°C干燥， 得到 BiV0 4 产品。 实施例 4 将 10g Bi 2 0 3 溶解于 18ml 65wt.%的硝酸中并加入纯净水配制 0.8mol/L 的 Bi(N0 3 ) 3 溶液；
将 4.517g N¾V0 3 、 5.526g Na 5 P 3 O 10 5.19g Na 2 Mo0 4 · 2¾0加入纯净 水后混合，缓慢加入 12.012g NaOH，反应后，继续加入纯净水配制成 1.2mol/L NaV0 3 混合溶液 (V:Bi=0.9:l ; Mo:Bi=0.5: l ; 摩尔比 NaOH:Bi=7: l；
Na 5 P 3 O 10 :Bi=0.35: l ) ；
将配制的 Bi(N0 3 ) 3 溶液用蠕动泵加入配制的 NaV0 3 混合溶液中， 流速 lml/min, 加完 Bi(N0 3 ) 3 溶液， 调节反应溶液初始 pH=4， 然后机械搅拌 4h， 反应温度为 20°C， 待反应完毕后， 陈化 30h;
反应后混合液经过反复沉淀、 洗涤、 分离， 然后将 BiV0 4 置于干燥箱中 在 100°C下干燥；
将干燥的 BiV0 4 粉体置于马弗炉中， 在 400°C煅烧 5h;
将烧结后的 BiVO^A体按照锆球： 纯净水： 十二垸基苯磺酸
钠: BiVO 4 =l l:3:0.005: l 加入锆球、 纯净水、 十二垸基苯磺酸钠后球磨 40h; 在 0.09MPa 的真空度下， 50°C干燥， 得到 BiV0 4 产品。 最后给出本发明的钒酸铋的制备方法的实施例 1-4 的检测结果。
在检测时， 通过马尔文激光粒度仪测试 BiV0 4 的粒度分布； 通过
406LStatistical Glossmeter测试 BiV0 4 的光泽度； 通过 MA68 II
Multi-AngleSpectrophotometer测试 BiV0 4 色差； 按照 GB/T 5211 标准测试 BiV0 4 的含盐量、 吸油量、 耐酸性、 耐碱性、 耐溶剂性； 按照 GB/T 9287-88 标准测试 BiV0 4 的分散性。
表 1 给出了实施例 1-4 最终获得的 BiV0 4 产品的检测结果。 从表 1 看 出，通过本发明所述的钒酸铋的制备方法所制 备得到的 BiV0 4 产品性能优异。 表 1 实施例 1-4 最终获得的样品的检测结果
实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 粒径 d 5 o ( nm) 321.3 204.3 926.8 262.7 今口 : t卜骨里 0.72% 0.75% 0.51 % 0.72% 吸油量 （g) 41.52 46.98 30.21 44.312 耐酸性 4-5级 4-5级 4-5级 4-5级 耐碱性 4-5级 4-5级 4-5级 4-5级 耐溶剂性 5 5 5 5 分散性 优 优 优 优 光泽度 67.2 69.7 62.9 68.2
L=85.04 L=85.13 L=83.38 L=85.04 色差 (45°) a=-7.84 a=-7.81 a=-8.52 a=-7.84 b=97.49 b=96.04 b=93.37 b=97.49