掺杂磷酸锌钠的制备及太阳光反射谱研究

发布时间：2017-03-30 06:06

  本文关键词：掺杂磷酸锌钠的制备及太阳光反射谱研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以硫酸锌、磷酸、无水碳酸钠为主要原料,分别采用硝酸铜、硝酸铁和硫酸镍为掺杂剂,通过共沉淀法合成掺杂型磷酸锌钠前驱体,经高温热处理后制备出掺杂型磷酸锌钠深色高反射材料。采用XRD、TG/DSC、SEM、UV-VIS-NIR分光光度计等手段研究了合成工艺、掺杂量与热处理温度对产物的晶体结构、颜色、粒径、形貌、红外发射率以及太阳光反射性能的影响,并将所制高反射铜掺杂磷酸锌钠材料作为颜料配制成热反射涂料,探讨其隔热降温性能。研究结果表明:制备铜掺杂磷酸锌钠的最佳工艺参数:油浴温度为70℃,两步反应的时间分别为0.5h、1h,反应物浓度为1mol/L,磷酸比例P/(Cu+Zn)为0.5,溶液pH为9。700℃热处理后所得粉体在可见光波段呈现黑色,在近红外波段具有优异的反射性能。600℃热处理后,产物的反射性能随着掺杂量的增大先提高后降低,当掺杂量为0.5时,其近红外反射率最高,达到57.4%。随着热处理温度的增加,NaZn_(0.5)Cu_(0.5)PO_4的近红外反射率逐渐上升,在700℃热处理时最高,为60.4%。采用铁掺杂磷酸锌钠制备红色热反射材料,随着掺杂量的提高,产物色调加深,逐渐由橘红色转变为深红色。掺杂会使晶格畸变加剧,过烧会使得颗粒熔融,缺陷增多,导致产物近红外反射性能下降。当热处理温度为600℃时,掺杂量为0.1的产物NaZn_(0.9)Fe_(0.1)PO_4具有最高的近红外平均反射率,达68.4%。采用镍掺杂磷酸锌钠制备灰色热反射材料,在600℃热处理后,产物的反射性能随着掺杂量的增加逐渐下降,当掺杂量为0.1时NaZn_(0.9)Ni_(0.1)PO_4的近红外反射率最高,达到55.7%。热处理温度升高,NaZn_(0.9)Ni_(0.1_PO_4粉体色调加深,反射率逐渐降低,在400℃热处理后近红外反射率最高,达到59.0%。选用丙烯酸树脂为成膜剂,NaZn_(0.5)Cu_(0.5)PO_4黑色材料为颜料,制备热反射涂料。涂装效果良好,隔热降温性能优异。随着涂层厚度增加,其反射性能提高,但到一定厚度后,提高效果减缓。采用炭黑、世展黑与自制颜料进行对比,经隔热降温性能测试后发现,NaZn_(0.5)Cu_(0.5)PO_4热反射涂层隔热效果更加优异,该涂层样板背面温度同比世展黑涂层降低10℃,比炭黑涂层降低28.4℃。通过铜、铁、镍三种过渡金属元素掺杂磷酸锌钠,可制备出多色系高近红外反射材料,作为颜料用于热反射涂料的配制,可显著提高涂层的隔热降温效果。
【关键词】：掺杂 磷酸锌钠 近红外反射 深色颜料 热反射涂料
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ131.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 引言13-14
• 1.2 热反射颜料14-19
• 1.2.1 白色颜料15
• 1.2.2 深色颜料15-17
• 1.2.3 颜料反射率的影响因素17-19
• 1.3 磷酸锌钠的研究进展19-21
• 1.3.1 磷酸锌钠的结构研究19
• 1.3.2 磷酸锌钠的合成研究19-20
• 1.3.3 磷酸锌钠及其掺杂型材料的红外反射特性研究20-21
• 1.4 课题来源及主要研究内容21-22
• 第二章 实验部分22-26
• 2.1 实验药品及仪器设备22-23
• 2.1.1 实验药品22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.2 实验方案23
• 2.3 测试与表征方法23-26
• 2.3.1 XRD分析23-24
• 2.3.2 紫外-可见-近红外分光光度计24
• 2.3.3 红外发射率测试24
• 2.3.4 颜色测试24-25
• 2.3.5 热重-差示扫描量热法25
• 2.3.6 微观形貌分析25
• 2.3.7 隔热性能测试25-26
• 第三章 铜掺杂磷酸锌钠的制备及其太阳光反射谱的研究26-43
• 3.1 合成原理26-27
• 3.2 铜掺杂磷酸锌钠的合成工艺研究27-33
• 3.2.1 油浴温度的影响27-28
• 3.2.2 反应时间的影响28-29
• 3.2.3 反应物浓度的影响29-30
• 3.2.4 磷酸比例的影响30-32
• 3.2.5 溶液pH值的影响32-33
• 3.3 铜掺杂磷酸锌钠的太阳光反射性能研究33-42
• 3.3.1 铜掺杂磷酸锌钠的制备33
• 3.3.2 掺杂量对产物结构及性能的影响33-38
• 3.3.3 热处理温度对产物结构及性能的影响38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 铁、镍掺杂磷酸锌钠的太阳光反射谱研究43-60
• 4.1 铁掺杂磷酸锌钠的太阳光反射性能研究43-51
• 4.1.1 铁掺杂磷酸锌钠材料的制备43
• 4.1.2 掺杂量对产物结构及性能的影响43-47
• 4.1.3 热处理温度对产物太阳光反射性能的影响47-51
• 4.2 镍掺杂磷酸锌钠的太阳光反射性能研究51-59
• 4.2.1 镍掺杂磷酸锌钠材料的制备51
• 4.2.2 掺杂量对产物结构及性能的影响51-55
• 4.2.3 热处理温度对产物太阳光反射性能的影响55-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第五章 掺杂型磷酸锌钠颜料的应用研究60-66
• 5.1 热反射涂料的制备60-62
• 5.1.1 基本配方60-61
• 5.1.2 涂层的制备工艺61-62
• 5.2 涂层厚度对隔热性能的影响62-63
• 5.3 涂层隔热性能对比63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第六章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

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