潘 婷，陳 婷,，張?bào)憔瓊ポx,，劉健敏

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn)，333403；2.國(guó)家日用及建筑陶瓷工程技術(shù)研究中心，江西 景德鎮(zhèn)333001)

稻殼為碳源制備硅酸鋯包裹炭黑色料的研究

潘 婷1，陳 婷1,2，張?bào)憔?，江偉輝1,2，劉健敏2

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn)，333403；2.國(guó)家日用及建筑陶瓷工程技術(shù)研究中心，江西 景德鎮(zhèn)333001)

采用稻殼為碳源，無(wú)水四氯化鋯(ZrCl4)為鋯源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，氟化鋰(LiF)為礦化劑，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為分散劑，通過(guò)非水解溶膠-凝膠法制備了硅酸鋯包裹炭黑(C@ZrSiO4)黑色色料。通過(guò)X射線衍射（XRD）、X射線熒光光譜儀(XRF)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)稻殼及色料的組成結(jié)構(gòu)和顯微形貌進(jìn)行了表征，同時(shí)采用CIE-L*a*b*色度儀考察了C@ZrSiO4色料的色度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以200 ℃干燥的稻殼為碳源有利于純相ZrSiO4的合成。當(dāng)干燥稻殼含碳量為硅酸鋯質(zhì)量的3.75 wt.%時(shí)制得的C@ZrSiO4色料發(fā)色效果最佳，色度值為L(zhǎng)*=47.25，a*=0.59，b*=1.81。稻殼添加量過(guò)少時(shí)，原位碳化的炭黑含量不足影響呈色；稻殼添加量過(guò)多則不利于致密包裹結(jié)構(gòu)的形成，最終導(dǎo)致L*值增大。

黑色色料；非水解溶膠-凝膠法；硅酸鋯；碳；稻殼

0 引 言

黑色色料因其端莊、渾厚的裝飾效果而深受人們的喜愛(ài)，在陶瓷裝飾材料領(lǐng)域中占有重要地位[1]。傳統(tǒng)的黑色色料多為含Co、Fe和Cr元素的混合尖晶石型材料[2]，重金屬元素的存在會(huì)導(dǎo)致其成本增加，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染[3]，因而限制了該色料的推廣應(yīng)用。稻殼是稻米加工后的副產(chǎn)品，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)稻殼年產(chǎn)量約3.8億噸[4]，大部分被當(dāng)作廢棄物燒掉或拋棄，不僅浪費(fèi)了資源同時(shí)還污染了環(huán)境。稻殼粉末經(jīng)高溫碳化后可以制得著色力較強(qiáng)的炭黑顆粒，但是由于其高溫下極易被氧化，不能直接用于陶瓷色料的著色。采用高溫下穩(wěn)定性極好的透明晶體硅酸鋯對(duì)炭黑材料包裹，可以制備出硅酸鋯包裹炭黑(C@ZrSiO4)色料，具有良好的高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性[5-8]。

通信聯(lián)系人：江偉輝(1965-)，男，博士，教授。

Correspondent author:JIANG Weihui(1965-), male, Ph. D., Professor.

E-mail:jiangweihui@jci.edu.cn

目前，C@ZrSiO4色料的合成方法主要有固相法[5]、異質(zhì)凝結(jié)噴霧干燥法[6]、水熱法[7]、共沉淀法[8]、微乳液法[9]及溶膠-凝膠法[10]等，其中非水解溶膠-凝膠法不經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)，可以直接縮聚形成大量異質(zhì)鍵合，因此在凝膠化過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)各組分原子級(jí)的均勻混合，有利于硅酸鋯的合成以及對(duì)炭黑粒子的均勻包裹[11]。本文以稻殼為碳源，采用非水解溶膠-凝膠法制備出C@ZrSiO4色料，系統(tǒng)研究了稻殼粉末不同的預(yù)處理溫度及添加量對(duì)其合成和色度的影響。研究發(fā)現(xiàn)稻殼碳化后可以制得著色力強(qiáng)和呈色穩(wěn)定的原位碳顆粒[12]，同時(shí)稻殼中大量硅元素的存在有利于與ZrSiO4包裹層的結(jié)合，可以獲得具有良好呈色的C@ZrSiO4黑色色料。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 稻殼的預(yù)處理

將稻殼清洗、干燥、酸洗、水洗、再干燥后，置于迷你爐中不同溫度下進(jìn)行預(yù)處理(100 ℃、200 ℃、600 ℃)，經(jīng)球磨30 min后得到細(xì)小的稻殼粉末。

1.2 C@ZrSiO4黑色色料的制備

ZrSiO4溶膠采用四氯化鋯(ZrCl4)、正硅酸乙酯為前驅(qū)體(TEOS)以及氟化鋰(LiF)為礦化劑，其中摩爾比Si∶Zr∶LiF =1.2∶1∶0.3，通過(guò)非水解溶膠-凝膠法制備[11]。即將上述原料攪拌溶解至乙醇溶液中，濃度為1.0 mol·L-1。經(jīng)110 ℃油浴回流24 h獲得硅酸鋯溶膠。隨后將0.3757 g稻殼粉末置于燒杯中，添加分散劑聚乙烯醇縮丁醛(PVB)溶液，超聲30 min制得稻殼粉末懸浮液，與ZrSiO4溶膠混合后繼續(xù)超聲30 min，其中碳化后所得炭黑的添加量分別為硅酸鋯質(zhì)量的1.25wt.%、2.50wt.%、3.75wt.%、5.00 wt.%和6.25wt.% ，即稻殼的添加量分別為6.7 g·L-1、13.0 g·L-1、20 g·L-1、27 g·L-1、34 g·L-1。經(jīng)100 烘箱干燥24 h、氮?dú)鈿夥?000 ℃熱處理2 h，再置于空氣氣氛800 ℃熱處理2 h去除多余未被包裹的炭黑，得到C@ZrSiO4黑色色料。

1.3 樣品表征

采用德國(guó)STA449C型聯(lián)合熱分析儀對(duì)稻殼進(jìn)行熱分析；采用荷蘭產(chǎn)Axios Advanced 型波長(zhǎng)色散型X射線熒光光譜對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)元素成分的定性與定量分析；采用美國(guó)產(chǎn)Nicolet 5700型傅立葉變換紅外光譜儀對(duì)樣品干凝膠粉進(jìn)行紅外分析，測(cè)量的波數(shù)范圍為4000-400 cm-1；采用德國(guó)D8Advance型X-ray衍射儀分析干凝膠熱處理后的晶相組成(CuKα 輻射，波長(zhǎng)0.154 nm)。使用JEM-6700F型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和JEM-2010型透射電子顯微鏡觀察樣品的形貌和顆粒尺寸；采用北京康光儀器有限公司的全自動(dòng)白度計(jì)WSD-3C對(duì)色料的顏色參數(shù)CIE-L*a*b*進(jìn)行表征，其中L*代表由黑(0)到白(100)；a*表示由綠色(-)到紅色(+)；b*表示由藍(lán)色(-)到黃色(+)。

2 結(jié)果與討論

2.1 稻殼的DTA-TG、XRF及顯微結(jié)構(gòu)分析

稻殼碳化可以制得著色力較強(qiáng)、呈色穩(wěn)定、細(xì)小的原位碳顆粒。圖1為稻殼粉末的DTA-TG曲線。從圖中可以看出，在115.2 ℃出現(xiàn)了明顯的吸熱峰，對(duì)應(yīng)著稻殼中所含吸附水的脫離[13]，該溫度區(qū)間的失重速率較為緩慢。285.2 ℃處的放熱峰是由于稻殼中的半纖維素、纖維素、木質(zhì)素?zé)峤馑耓14]，對(duì)應(yīng)到TG曲線的快速失重區(qū)。600 ℃以后幾乎沒(méi)有失重，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行完全。在1000 ℃熱處理結(jié)束后樣品大約存在62.66%的總質(zhì)量損失。

表1為稻殼粉末的XRF分析結(jié)果。分析可知，稻殼中SiO2的含量較高，并含有微量的Na、K元素，這些元素的存在使得高溫下易形成液相，有利于ZrSiO4對(duì)原位炭黑顆粒的包裹[15]。圖2為稻殼600 ℃熱處理后所得粉末的SEM和TEM照片。從圖中可以看出，炭黑顆粒被無(wú)定型物相所包裹，顆粒間存在粘連現(xiàn)象，粒徑尺寸約為1 μm。結(jié)合表1碳化后稻殼的成分分析可知，這是由于SiO2在稻殼中起骨架作用，碳均勻的分布在骨架周圍[4]，同時(shí)堿金屬元素在高溫下形成液相易導(dǎo)致顆粒間的粘連。

圖1 稻殼的DTA-TG曲線Fig.1 DTA-TG curves of rice husk

表1 稻殼粉末的XRF數(shù)據(jù)Tab.1 The XRF data of the rice husk

圖2 稻殼600 ℃炭化后的SEM圖(a、b)和TEM圖(c、d)Fig.2 SEM (a, b) and TEM (c, d) micrographs of the rice husk calcined at 600 ℃

2.2 稻殼不同預(yù)處理溫度對(duì)C@ZrSiO4合成和色度的影響

圖3為不同預(yù)處理溫度制得稻殼粉末的紅外圖譜。分析可知，在3400 cm-1處的振動(dòng)峰歸屬于-OH的伸縮振動(dòng)峰[14]，隨著溫度的升高，峰強(qiáng)先增大后減小。結(jié)合圖1中的DTA-TG曲線分析可知，這是由于100 ℃干燥稻殼粉末所含吸附水尚未脫除完全[16]；200 ℃為主熱解初始階段[14]，稻殼中的纖維素和半纖維素結(jié)構(gòu)中含有大量甲氧基(CH3O-)、酚羥基和羰基(-C=O)等基團(tuán)易斷裂轉(zhuǎn)化成自由基碎片，同時(shí)部分木質(zhì)素?zé)峤?，形成一定量的液態(tài)熱解產(chǎn)物，其中水分含量約為70%-80%[17]，因此-OH的伸展振動(dòng)峰增強(qiáng)；然而，在600 ℃時(shí)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素基本熱解完成，其主要成分為殘?zhí)縖14]。在2900 cm-1處的峰歸屬于C-H不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰[18]，1600 cm-1和1100 cm-1附近則歸屬于C=O伸縮振動(dòng)峰和C-O伸縮振動(dòng)峰[19]。在475 cm-1和800 cm-1左右對(duì)應(yīng)于Si-O-Si吸收特征峰[20]，說(shuō)明稻殼中含有一定的氧化硅，此結(jié)果與XRF結(jié)果一致(表1)。

圖3 稻殼不同預(yù)處理溫度的紅外圖譜：(a) 100 ℃; (b) 200 ℃; (c) 600 ℃Fig.3 FT-IR spectra of rice husk dried at different temperatures:(a) 100 ℃; (b) 200 ℃; (c) 600 ℃

圖4為稻殼不同預(yù)處理溫度下制備得到的C@ZrSiO4包裹色料的XRD圖譜。從圖中可以看出，100 ℃和600 ℃預(yù)處理稻殼所制得的C@ ZrSiO4黑色色料主晶相為ZrSiO4，但伴隨著微弱的m-ZrO2、t- ZrO2、Li2Si2O5雜質(zhì)峰；200 ℃預(yù)處理稻殼制備的C@ZrSiO4色料為純相ZrSiO4。這是由于100 ℃預(yù)處理的稻殼含有部分游離的水，不利于非水解溶膠-凝膠反應(yīng)過(guò)程；而600 ℃炭化稻殼雖然已經(jīng)碳化完全，但表面官能團(tuán)基本分解，活性不強(qiáng)，同時(shí)碳化后的碳粒易團(tuán)聚[21]，在溶膠中分散性較差，不利于ZrSiO4包裹。因此200 ℃預(yù)處理的干燥稻殼為碳源更有利于ZrSiO4的合成。

表2為稻殼不同預(yù)處理溫度下制備得到的C@ ZrSiO4包裹色料的色度值，其中炭黑添加量均為5wt.%。從表中可知，200 ℃干燥稻殼作為著色劑制得C@ZrSiO4色料的色度值最佳，100 ℃干燥稻殼次之，600 ℃炭化稻殼最差。這是由于100 ℃干燥稻殼中含有大量有機(jī)物，高溫?zé)崽幚淼倪^(guò)程中會(huì)分解產(chǎn)生氣體在硅酸鋯包裹層上造成孔道，從而影響其色度值[21,22]；600 ℃下稻殼雖然基本炭化完全，結(jié)合圖2可知，但顆粒間粘連嚴(yán)重，不利于其在硅酸鋯溶膠中的分散，致使L*值增大。

圖4 稻殼不同預(yù)處理溫度下C@ZrSiO4包裹色料的XRD圖譜：(a) 100 ℃；(b) 200 ℃；(c) 600 ℃Fig.4 XRD patterns of C@ZrSiO4pigments prepared with rice husk dried at different temperatures: (a) 100 ℃; (b) 200 ℃; (c) 600 ℃

表2 稻殼不同預(yù)處理溫度下制備的C@ZrSiO4包裹色料色度值Tab.2 The L* values of C@ZrSiO4inclusion pigments prepared with rice husk dried at different temperatures

2.3 炭黑添加量對(duì)C@ZrSiO4物相組成和色度的影響

稻殼熱處理后所得炭黑的不同添加量對(duì)C@ ZrSiO4包裹色料合成的影響如圖5所示。從圖中可以看出，炭黑添加量為1.25wt.%-6.25wt.%時(shí)對(duì)C@ ZrSiO4晶體的合成沒(méi)有明顯影響。

圖6為不同炭黑添加量對(duì)C@ZrSiO4包裹色料L*值的影響。由圖可知，炭黑添加量為3.75wt.%時(shí)C@ZrSiO4包裹色料發(fā)色效果最佳，L*值低至47.25。這一色度值與目前文獻(xiàn)報(bào)道的C@ZrSiO4包裹色料的色度值接近(42.01和42.55)[21,22]，同時(shí)該法具有合成過(guò)程簡(jiǎn)單、原料廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)。增大或減少稻殼的添加量直接影響到炭黑的量，進(jìn)而影響呈色。當(dāng)?shù)練ぬ砑恿窟^(guò)少時(shí)，碳化得到的原位碳含量較低導(dǎo)致發(fā)色效果不佳，同時(shí)多余的硅酸鋯由于乳濁效應(yīng)進(jìn)一步影響了色料的呈色[21]；當(dāng)?shù)練ぬ砑恿窟^(guò)多時(shí)，熱解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的有機(jī)氣體[23]，同時(shí)過(guò)多的稻殼導(dǎo)致不易被硅酸鋯包裹，最終色料的L*值偏高。

圖5 不同的炭黑添加量制備的C@ZrSiO4包裹色料的XRD圖譜Fig.5 XRD patterns of C@ZrSiO4inclusion pigments prepared with different carbon amounts

圖6 不同的炭黑添加量制備的C@ZrSiO4包裹色料的色度值L＊圖譜Fig. 6 The L* values of C@ZrSiO4inclusion pigments prepared with different carbon amounts

3 結(jié) 論

使用稻殼為碳源，通過(guò)非水解溶膠-凝膠法可以制備出硅酸鋯包裹炭黑色料。實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論如下：

(1)稻殼中存在大量的SiO2，原位碳顆粒被無(wú)定型SiO2包裹，顆粒間存在粘連現(xiàn)象，粒徑尺寸約為1 μm。

(2)預(yù)處理溫度對(duì)包裹色料的合成和色度具有較大影響。以200 ℃干燥稻殼為碳源制得的C@ZrSiO4包裹色料中ZrSiO4為純相，色度值較佳。100 ℃干燥稻殼中由于含有大量有機(jī)物，高溫?zé)崽幚淼倪^(guò)程中會(huì)分解產(chǎn)生氣體在硅酸鋯包裹層上造成孔道，從而影響其色度值；600 ℃下稻殼基本炭化完全，顆粒間粘連嚴(yán)重，不利于在硅酸鋯溶膠中的分散，致使L*值增大。

(3)熱處理后，炭黑添加量為硅酸鋯質(zhì)量3.75%時(shí)制得C@ZrSiO4黑色色料呈色效果最佳，L*=47.25，a*=0.59，b*=1.81。稻殼添加量過(guò)少時(shí)，原位碳化得到的炭黑量不足影響色料的呈色；稻殼添加量過(guò)多，熱解過(guò)程中產(chǎn)生較多有機(jī)氣體，致使包裹層致密度下降，最終導(dǎo)致L*值增大。

[1] 付鵬, 胡松, 向軍, 等. 谷殼熱解/氣化的熱重-紅外聯(lián)用分析[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào), 2008, 29(11)∶ 1399-1405.

FU P, HU S, XIANG J, et al. Acta Energiae Solaris Sinica, 2008, 29(11)∶ 1399-1405.

[2] CALBO J, SORLI S, TENA M A, et al. Minimisation of toxicity in nickel ferrite black pigment [J]. British Ceramic Transactions, 2004, 103(1)∶3-9.

[3] ELIZIARIO S A, ANDRADE J M, LIMA S J G, et al. Black and green pigments based on chromium-cobalt spinels [J]. Materials Chemistry and Physics, 2011, 129(1-2)∶619-624.

[4] 鄭典模, 朱升干. 稻殼制備超細(xì)二氧化硅新工藝[J]. 南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版）, 2009, 31(2)∶ 117-120.

ZHENG D M, ZHU S G. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2009, 31(2)∶ 117-120.

[5] EPPLER R A. Formation of praseodymium-doped zircon colors in presence of halides [J]. Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development, 1971, 10(3)∶ 352-355.

[6] COSTA A L, MATTEUCCI F, DONDI M. Heterocoagulationspray drying process for the inclusion of ceramic pigments [J]. Journal of the European Ceramic Society, 2008, 28∶169-176.

[7] 宋曉嵐, 彭林, 丁意, 等. ZrSiO4/ Cd(S1-xSex)包裹色料的水熱合成[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2009, 37(7)∶ 1264-1267.

SONG X L, PENG L, DING Y, et al. Hydrothermal synthesis of ZrSiO4/ Cd(S1-xSex) inclusion pigment [J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2009, 37(7)∶ 1264-1267.

[8] 彭誠(chéng), 張楚鑫, 呂明, 等. 共沉淀法制備硅酸鹽包裹炭黑及其高溫穩(wěn)定性[J]. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào), 2013, 28(8)∶ 847-852.

PENG C, ZHANG C X, LU M, et al. Journal of Inorganic Materials, 2013, 28(8)∶ 847-852.

[9] 朱振峰, 余唯杰, 李暉, 等. 微乳液法制備包裹型鋯鐵紅陶瓷顏料[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2006, 34(11)∶ 1331-1334.

ZHU Z F, YU W J, LI H, et al. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2006, 34(11)∶ 1331-1334.

[10] 包啟富, 常啟兵, 王霞, 等. 溶膠-凝膠法制備包裹炭黑色料及表征[J]. 陶瓷學(xué)報(bào), 2013, 34∶ 421-424.

BAO Q F, CHANG Q B, WANG X, et al. Journal of Ceramics, 2013, 34∶ 421-424.

[11] 江偉輝, 張緹, 朱慶霞, 等. 非水解凝膠化工藝對(duì)低溫合成硅酸鋯的影響[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2011, 39(3)∶ 383-386.

JIANG W H, ZHANG T ,ZHU Q X, et al. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2011, 39(3)∶ 383-386.

[12] 楊放, 李心清, 王兵, 等. 生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應(yīng)用[J]. 地球與環(huán)境, 2012, 40(1)∶ 100-107.

YANG F, LI X Q, WANG B, et al. The application of biochar to improving agricultural production and pollution abatement [J].Earth and Environment, 2012, 40(1)∶ 100-107.

[13] 沈建峰. 稻殼低溫慢速熱解機(jī)理研究[M]. 南京理工大學(xué), 2011.

[14] 王靖, 張安東, 易維明, 等. 四種生物質(zhì)熱解半焦的FTIR紅外分析[J]. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 29(1)∶1-4.

WANG J, ZHANG A D, YI W M, et al. Journal of Shandong University of Technology(Natural Science Edition), 2015, 29(1)∶ 1-4.

[15] 姜磊. 生物質(zhì)混煤燃燒過(guò)程中硫氯腐蝕特性研究[M]. 山東大學(xué), 2014.

[16] CHEN Y Q, CHEN H P, YANG H P, et al. Experiment investigation of rice husks carbonization with slow heat rating [J]. International Conference on Biomass Energy Technologies, 2008∶ 390-395.

[17] 王天龍, 伊松林, 高建民, 等. 稻殼熱解產(chǎn)物影響因素的初步研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 31∶ 178-181.

WANG T L, YI S L, GAO J M, et al. Journal of Beijing Forestry University, 2009, 31∶ 178-181.

[18] SOMASUNDARAM S, SEKAR K, GUPTA V K, et al. Synthesis and characterization of mesoporous activated carbon from rice husk for adsorption of glycine from alcohol-aqueous mixture [J]. Journal of Molecular Liquids, 2013, 177∶ 416-425.

[19] ZHANG Y J, XING Z J, DUAN Z K, et al. Effects of steam activation on the pore structure and surface chemistry of activated carbon derived from bamboo waste [J]. Applied Surface Science, 2014, 315∶ 279-286.

[20] MARIN D C, VECCHIO A, LUDUENA L N, et al. Revalorization of rice husk waste as a source of cellulose and silica [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(2)∶ 285-293.

[21] JIANG W H, XU X Y, CHEN T, et al. Preparation and chromatic properties of C@ZrSiO4inclusion pigment via nonhydrolytic sol-gel method [J]. Dyes and Pigments, 2015, 114∶55-59.

[22] ZHANG X J, CHEN T, JIANG W H, et al. Preparation and chromatic properties of encapsulated carbon black pigment via layer-by-layer self-assembly method [J]. Materials for Modern Technologies, 2015, 1104∶ 15-20.

[23] DELLA V P, KUHN I, HOTZA D. Characterization of rice husk ash for use as raw material in the manufacture of silica refractory [J]. Química Nova, 2001, 24∶ 778-782.

Preparation of Zircon Encapsulated Carbon Pigment from Rice Husk as a Colorant

PAN Ting1, CHEN Ting1,2, ZHANG Xiaojun1, JIANG Weihui1,2, LIU Jianmin2
(1. School of Material Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China; 2. National Engineering Research Center for Domestic & Building Ceramics, Jingdezhen 333001, Jiangxi, China)

Zircon encapsulated carbon (C@ZrSiO4) black pigment was synthesized via non-hydrolytic sol-gel method, using rice husk powder as carbon source, anhydrous zirconium tetrachloride as zirconium source, tetraethyl orthosilicate (TEOS) as silicon source, lithium fluoride (LiF) as mineralizer, polyvinyl butyral (PVB) as dispersant, respectively. The structure and morphology of rice husk powders and the pigments were studied by using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), while the chromatic value of the pigments was characterized by CIE-L*a*b* color system. The results show that pure ZrSiO4can be prepared by using 200 ℃ dried rice husk as carbon source. The proper weight ratio of carbon to ZrSiO4is 3.75 wt.%. Therefore, the C@ZrSiO4pigment exhibits excellent coloring performance with L*=47.25, a*=0.59, and b*=1.81. The deficiency of rice husk causes the shortage of carbon content, resulting in the poor chromatic performance. However, excessive rice husk hinders the dense coating’s formation, which also causes the high L* value.

black pigment; NHSG method; zircon; carbon; rice husk

date: 2016-03-12. Revised date: 2016-04-25.

10.13957/j.cnki.tcxb.2016.05.014

TQ174.4

A

1000-2278(2016)05-0525-06

2016-03-12。

2016-04-25。

國(guó)家自然科學(xué)基金(51362014, 51402135)，江西省優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目(20133BCB24010)，江西省科技廳青年科學(xué)基金 (20142BAB216006)，江西省教育廳基金 (GJJ150887, GJJ150919)。