氧化铬绿结构与性能的第一性原理研究

发布时间：2017-09-30 04:01

  本文关键词：氧化铬绿结构与性能的第一性原理研究

  更多相关文章： 第一性原理 氧化铬 颜色参数 晶格应变 电子结构 反射率

【摘要】：氧化铬是重要的无机颜料,由于原料、制备方法、反应条件的不同导致了氧化铬绿的形貌、颗粒度以及颜色参数的不同。对比国内外主要厂家的Cr2O3颜料产品色度和成分发现,在Cr2O3含量99%以上,其它杂质元素的种类、含量相近的情况下,色度参数却有很大的差异。对于导致这种差异的本质原因的研究报道较少。本文通过Cr2O3的不同实验制备结果,对Cr2O3的呈色进行了系统的研究;通过理论计算,更深层次揭示了结构参数对Cr2O3性质的影响,预测了结构参数与性能的关系,为不同性能Cr2O3的制备及工艺优化提供分析依据。实验研究发现,与商业Cr2O3颜料的制备方法对比,纯CrOOH通过热分解法同样可以制备出来的Cr2O3颜料的颜色为黄绿色,而且具有较高的近红外反射率(84%),Ti的掺杂可以增大Cr2O3的近红外反射率,而且其颜色还可以保持明亮的黄绿色;CrOOH在不同气氛下制备Cr2O3颜料的形貌,Cr2O3含量各不相同,全程通氧制得的样品形貌呈球状,颗粒均匀,Cr2O3含量最高,与商业样品最相似,全程通氮制得的样品形貌呈扁片状,颗粒表面附有杂质,Cr2O3含量最低。不同气氛下制备Cr2O3颜料的形貌和Cr2O3含量的不同导致了Cr2O3颜料的颜色参数和晶胞参数也各不相同;在100%N2-0%O2下,硫铵法制备出来的样品为NaCrS2,在较高氧分压下制备出来的样品为Cr2O3,我们推测是NaCrS2反应的中间产物。较高含氧量情况下,硫铵法制备出来的样品均为Cr2O3,不同气氛下制备Cr2O3颜料的颜色参数和晶胞参数也各不相同。模拟计算得出,Cr2O3的基态磁结构为反铁磁(AFM),其磁结构在晶格应变的情况下可以发生转变。在基态磁结构下,晶格的压缩,O-2p电子和Cr-3d电子的态密度值降低,导带向高能方向移动,价带向低能向低能方向飘移,价从而使带隙变宽。晶格拉伸时,呈现出相反的变化;介电函数和反射率随着晶格应变的变化规律相同。晶格拉伸或者压缩时,Cr2O3特征吸收峰的峰位和峰强都发生了明显的变化,这些变化直接影响着Cr2O3的颜色参数;a轴方向拉应变使L*减小,压应变使L*增大,b轴方向应变对L*影响不大;拉伸对a*的影响更大,a*对a轴方向上的应变更敏感;压应变对b*影响更大,b*对a轴方向上的应变更敏感。
【关键词】：第一性原理 氧化铬 颜色参数 晶格应变 电子结构 反射率
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ622.21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 氧化铬绿的基本性质及用途12-13
• 1.2.1 无机颜料12-13
• 1.2.2 涂层材料13
• 1.2.3 耐火材料13
• 1.3 颜色产生的机理13-17
• 1.3.1 配位场理论与颜色的关系13-15
• 1.3.2 氧化铬呈色机理15-17
• 1.4 氧化铬材料常用的制备方法17-18
• 1.4.1 红矾钠与硫酸铵热分解法17-18
• 1.4.2 铬酸酐热分解法18
• 1.4.3 重铬酸钾硫磺还原法18
• 1.5 氧化铬绿性能的影响因素18-19
• 1.5.1 制备原料19
• 1.5.2 制备工艺19
• 1.5.3 制备样品颗粒度19
• 1.6 本文主要的研究内容及研究方法19-21
• 第二章 氧化铬的制备及性能测试21-27
• 2.1 实验原料和仪器设备21-22
• 2.1.1 实验原料21
• 2.1.2 仪器设备21-22
• 2.2 氧化铬材料的新工艺制备22-23
• 2.2.1 CrOOH热分解制备氧化铬22
• 2.2.2 掺杂Ti的CrOOH热分解制备氧化铬22
• 2.2.3 O_2和N_2气氛下的CrOOH热分解制备氧化铬22
• 2.2.4 不同比例的O_2-N_2气氛下硫铵法制备氧化铬22-23
• 2.3 实验制备氧化铬材料的性能测试结果23-25
• 2.3.1 样品氧化铬的X射线衍射结果23-24
• 2.3.2 样品氧化铬的电子扫描结果24
• 2.3.3 样品氧化铬的傅立叶红外光谱测试结果24
• 2.3.4 样品氧化铬的红外反射率测试结果24-25
• 2.3.5 样品氧化铬的色度测试结果25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 制备氧化铬的性能分析27-41
• 3.1 CrOOH热分解制备氧化铬27-31
• 3.1.1 样品氧化铬的X射线分析27-28
• 3.1.2 样品氧化铬的红外反射率分析28-29
• 3.1.3 样品氧化铬的颜色参数对比29-30
• 3.1.4 样品氧化铬的扫描电镜分析30-31
• 3.2 掺杂Ti的CrOOH热分解制备氧化铬31-34
• 3.2.1 掺杂Ti的样品氧化铬的XRD分析31-32
• 3.2.2 掺杂Ti的样品氧化铬红外反射率对比分析32
• 3.2.3 Ti掺杂对样品氧化铬的微观形貌的影响32-33
• 3.2.4 掺杂Ti的样品氧化铬颜色参数对比分析33-34
• 3.3 O_2和N_2气氛下CrOOH热分解制备氧化铬34-37
• 3.3.1 制备样品的红外光谱分析34-35
• 3.3.2 扫描电镜(SEM)图像对比35
• 3.3.3 颜色参数对比分析35-37
• 3.4 不同比例的O_2-N_2气氛下硫铵法制备氧化铬37-39
• 3.4.1 制备样品的成分分析37-38
• 3.4.2 制备样品的颜色性能分析38-39
• 3.5 小结39-41
• 第四章 氧化铬的电子结构、介电函数、反射率以及颜色参数的理论分析41-57
• 4.1 氧化铬性能计算第一性原理计算基础41-45
• 4.1.1 绝热近似42-43
• 4.1.2 经典核近似43
• 4.1.3 量子多体理论43-45
• 4.2 系统电子相互作用问题的求解45-54
• 4.2.1 密度泛函理论(DFT)45-48
• 4.2.2 Thomas-Fermi理论48-49
• 4.2.3 Hohenberg-Kohn理论49-51
• 4.2.4 Khon-Shom方法51-54
• 4.3 解释氧化铬呈色的量子力学概念54-56
• 4.3.1 能带简介54-55
• 4.3.2 态密度简介55
• 4.3.3 介电函数、反射率与氧化铬绿的色度55-56
• 4.4 小结56-57
• 第五章 第一性原理在氧化铬颜色方面的分析57-67
• 5.1 氧化铬计算方法的确定与氧化铬的结构57-60
• 5.1.1 氧化铬计算方法的确定57-58
• 5.1.2 氧化铬的晶体结构58
• 5.1.3 氧化铬的磁结构的确定58-60
• 5.2 晶应变对氧化铬性能影响的分析60-66
• 5.2.1 氧化铬的电子结构与晶格应变的关系60-62
• 5.2.2 介电函数 ε2的特征吸收峰的峰位和峰强与晶格应变的关系62-63
• 5.2.3 晶格应变对氧化铬反射率的影响63-64
• 5.2.4 晶格应变对氧化铬颜色参数的影响规律64-66
• 5.3 小结66-67
• 第六章 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间取得的成果73-75
• 致谢75-76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 吴正达;;利用近红外反射率分光仪(NJRS)分析油料种子中蛋白质、油分、纤维质和水分[J];粮食储藏;1990年05期

2 苏达根;罗为;钟明峰;;溶胶 凝胶法制备掺铝氧化锌薄膜及其近红外反射性能研究[J];电镀与涂饰;2011年03期

3 王苏颖 ,狄洪发;低辐射能玻璃[J];太阳能;2002年01期

4 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 卓丽霞;唐武;戴瑶;翁小龙;邓龙江;;膜厚对亚波长铝光栅红外反射率的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第2分册）[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 马明光;氧化铬绿结构与性能的第一性原理研究[D];河北工业大学;2015年

2 赵敏春;高近红外反射率无机颜料的制备及其性能研究[D];南京理工大学;2014年

，

本文编号：945985