고상반응법에 의한 TiO2-SnO-ZnO의 주황 안료 합성에 관한 연구
Synthesis of the orange color pigment in the system of TiO2-SnO-ZnO by solid state reaction
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초록
본 연구에서는 납이나 크롬이 함유되지 않은 친환경적인 물질의 새로운 주황 무기 안료를 개발하고자 하였다. 고상반응법을 이용하여 LPG와 Air를 이용한 환원분위기에서 TiO2-SnO-ZnO계 주황색 무기 안료를 합성하였다. 합성 된 안료들의 특성을 분석하기 위하여 표색계 값인 L*a*b* 값을 측정 후, XRD를 이용하여 결정 상을 분석하였고, SEM을 이용하여 미세구조 관찰하였으며, XPS를 이용하여 원소들의 산화가 상태를 분석하였다. 고상 반응법으로 합성 후 열처리한TiO2-SnO-ZnO 안료는 yellow에서 orange-red 사이의 색을 가진다. TiO2-SnO-ZnO 안료의 결정상 분석 결과, 5가지의 결정상이 혼재하는 것을 볼 수 있는데, SnO2가 cubic과 tetragonal 구조 중 어떤 결정 구조를 가지는지가 발색의 가장 중요한 요인으로 작용하는 것을 확인하였다. XPS를 이용하여 원소들의 산화가 상태를 분석한 결과, Sn 4+의 비율이 높을수록 안료가rYR에 가까운 색을 가지는 것을 확인할 수 있다.
Abstract
In this study, new composition of orange color pigment was developed by replacing formerly used lead and chromium with environment-friendly elements. TiO2-SnO-ZnO composite was synthesized using the solid state reaction under the reducing atmosphere with the LPG and air mixture gas. The synthesized pigments were characterized by spectrophotometer, X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The colorimetric analysis of pigments exhibited color values ranging from yellow to orange-red. Five different crystalline phases were formed after the heat treatment for 4 and 6 hours. The color of pigments was strongly influenced by the crystalline structure of SnO2, having either cubic or tetragonal structure. The oxidation state study of elements revealed that the color of pigment is getting close to rYR with the increase of Sn 4+ ratio.
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