ساخت رنگدانه نانوساختار آبی آلومینات کبالت به روش هیدروترمال

نویسندگان

1 دانشکده مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات

2 گروه مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)

3 پژوهشکده فرآیند، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

در این تحقیق به منظور ساخت رنگدانه نانو ساختار آلومینات کبالت روش هیدروترمال انتخاب شد. ابتدا مقادیر مناسبی از CoCl2.6H2O و AlCl3.6H2O در آب مقطر حل شد و سپس با کانی‌سازهای NaOH سه مولار و NaOH/Na2CO3 با نسبت مولی 1 به 3 تیتر شد تا pH به مقدار مورد نظر رسید. آنگاه نمونه حاصل، داخل اتوکلاو از جنس فولاد ضد زنگ با جداره داخلی تفلون، قرار داده شد و در دماها و زمان‌های مختلف تحت عملیات هیدروترمال قرار گرفت. در نهایت رسوب حاصل با آب مقطر شستشو، صاف و در دمای oC80 خشک شد. پودر به دست آمده برای شناسایی فازی، رنگ‌سنجی و ریزساختار تحت آزمون‌های XRD، SEM ، TEM و رنگ‌سنجی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد با افزایش زمان و دمای عملیات هیدروترمال، فاز CoAl2O4 به قیمت از بین رفتن فازهای Co-Al-LDH و AlO(OH) تشکیل شد. هم‌چنین با افزایش زمان عملیات هیدروترمال، در دمای ثابت oC 245 به علت کاهش فاز Co-Al-LDH و تشکیل فاز CoAl2O4، a* کم و پارامتر b* منفی‌تر شده که نشان‌دهنده رنگ آبی است. پارامتر L* نیز با افزایش خلوص نمونه افزایش یافت. بنابراین نمونه ساخته شده در دمای ثابت oC 245 و زمان 24 ساعت با کانی‌ساز NaOH/Na2CO3 به عنوان نمونه بهینه انتخاب شد. تصاویر TEM نشان داد که اندازه دانه‌ها 200-150 نانومتر است. همچنین نتایج توزیع اندازه ذرات و تصاویر SEM از پودرهای ساخته شده در زمان‌های مختلف عملیات هیدروترمال کلوخه‌شدن را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydrothermal Synthesis of CoAl2O4 Blue Nano Structure Pigment

نویسندگان [English]

  • M. Mousaei 1
  • M.A. Faghihi Sani 1
  • S. Baghshahi 2
  • M. Ehsani 3
1 Department of Materials Engineering, Science and Researches Branch, Islamic Azad University
2 Department of Technical and Engineering, Imam Khomeini International University
3 Department of Polymer Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute
چکیده [English]

In this research, in order to synthesize nano structure cobalt aluminate pigments hydrothermal method was used. First, appropriate amounts of CoCl2.6H2o and AlCl3.6H2 were disolved in distilled water and titrated by 3M NaOH and NaOH/Na2CO3 mineralizers with the molar ratio of 1:3 in order to achieve desired pH. Then samples were put into a teflon lined stainless steel autoclave and hydrothermally treated at different temperatures and times. Finally, the prepared precipitates were washed with distilled water, filtered and dried at 80oC. The powders were analyzed for the formed phases, colorimetry, and morphology and particle size distribution by XRD, CIELab, SEM and TEM. The XRD results showed that by increasing time and temperature of hydrothermal treatment, CoAl2O4 formed in expense of Co-Al-LDH and AlO(OH) phases. Also, by increasing hydrothermal time in a fixed temperature (245oC), because of decreasing Co-Al-LDH and formation of CoAl2O4, a* parameter decreased and b* parameter (representing blue color) became more negative. L* parameter also increased by increasing purity of the samples. Thus, the sample synthesized at 245oC for 24 hr with NaOH/Na2CO3 mineralizer was selected as the optimum sample. TEM analysis showed that the size of grains were about 100-150nm. Also particle size distribution results and SEM images showed agglomeration of particles in different hydrothermal times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • pigment
  • Hydrothermal
  • Cobalt aluminate
  • Spinel