Methodenartikel

Afschilfering van de Egyptische Blauw en Han Blauw, Twee Alkali Aarde Koper silicaat-gebaseerde Pigmenten

17.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51686

⸱

24 april 2014

 , 
1Department of Chemistry, The University of Georgia

In dit artikel

Samenvatting

De voorbereiding en afschilfering van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 worden beschreven. Bij het ​​roeren in heet water, CaCuSi 4 O 10 spontaan schilfert in monolagen, terwijl BaCuSi 4 O 10 vereist ultrasone trillingen in organische oplosmiddelen. Nabij infrarood (NIR) beeldvorming geeft de NIR emissie-eigenschappen van deze materialen en waterige dispersies van deze nanomaterialen zijn nuttig voor oplossing verwerking.

Samenvatting

In een gevisualiseerd voorbeeld van het oude verleden verbinden met de moderne tijd, beschrijven we de voorbereiding en afschilfering van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10, de gekleurde onderdelen van de historische Egyptische blauwe en Han blauwe pigmenten. Het grootste deel vormen van deze materialen worden gesynthetiseerd door zowel smelt flux en halfgeleiderelementen routes die enige controle over de kristallietgrootte van het product. De smelt flux proces is tijd intensief, maar het produceert relatief grote kristallen bij lagere temperaturen reactie. Ter vergelijking, de solid-state methode sneller maar vereist hogere reactietemperaturen en levert kleinere kristallieten. Bij het ​​roeren in heet water, CaCuSi 4 O 10 spontaan schilfert in monolaag nanosheets, die worden gekenmerkt door TEM en PXRD. BaCuSi 4 O 10 aan de andere kant vereist ultrasone trillingen in organische oplosmiddelen om afschilfering te bereiken. Nabij infrarood imaging illustreertdat zowel de bulk-en nanosheet vormen van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 zijn sterk nabije infrarood stralers. Waterige CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 nanosheet dispersies zijn nuttig omdat ze een nieuwe manier te behandelen, te karakteriseren, en deze materialen te verwerken in colloïdale vorm.

Inleiding

Levendige kleuren werden geprezen in de hele antieke wereld. Zelfs vandaag de dag, kunnen we nog steeds zien de overblijfselen van pigmenten en kleurstoffen die door elke grote cultuur. Opmerkelijk, twee van de meest bekende synthetische blauwe pigmenten hebben een vergelijkbare chemische samenstelling en structuur, ondanks het feit dat is ontwikkeld op zeer verschillende tijden en plaatsen. De gekleurde bestanddelen van beide Egyptische blauw, CaCuSi 4 O 10 en Han blauw, BaCuSi 4 O 10, tot de aardalkali koper tetrasilicate serie, ACuSi 4 O 10 (A = Ca, Sr, Ba) 1, alsmede de grotere gillespite groep ABSi 4 O 10 (B = Fe, Cu, Cr) 2,3.

Verder dan de traditionele pigment toepassingen, de huidige wetenschappelijke belangstelling voor deze materialen centra op hun sterke nabij infrarood (NIR) emissie-eigenschappen. Deze emissie is afkomstig van de Cu 2 + in vierkante vlakke coördinatie; deze ionen zijn verbonden door tetraëdersl silicaat groepen binnen de driedimensionale kristalstructuur, en de resulterende lagen afgewisseld met aardalkali-ionen 4-6. Recente technische hoogtepunten zijn NIR beeldvorming om Egyptische en Han blauwe pigmenten op het cultureel erfgoed artefacten 7,8, lanthanide doping van ACuSi 4 O 10 te identificeren NIR reflectie eigenschappen te verbeteren en openen nieuwe energie-overdracht trajecten 9,10, het gebruik van ACuSi 4 O 10 als het actieve materiaal voor optische sensoren 11, en ​​de afschilfering van CaCuSi 4 O 10 in monolaag nanosheets 12.

Vooral dit laatste voorbeeld biedt een manier om nanostructureren CaCuSi 4 O 10 zodat het als een colloïdale dispersie in plaats van als een deeltjesvormige vaste stof 12 kan worden behandeld. Omdat colloïdale dispersies zijn verenigbaar met oplossing-technieken (bijv. spinbekleding inktstraaldrukken, laag-voor-laag depositietie), dit voorschot opent nieuwe toepassingsgebieden, variërend van veiligheid inkten tot biomedische beeldvorming. De experimentele protocollen geïllustreerd in deze bijdrage zal onderzoekers in staat van verschillende achtergronden te bereiden, te karakteriseren, en gebruik CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 nanosheets in hun werk.

Protocol

1. Voorbereiding van CaCuSi 4 O 10

  1. Smelt Flux Synthese van CaCuSi 4 O 10
    1. Weeg CaCO 3, SiO2 en Cu 2 CO 3 (OH) 2 in een molaire verhouding van 02:08:01: 0,1331 g (1.330 mmol) van CaCO 3, 0,3196 g (5,319 mmol) van SiO 2, 0,1470 g ( 0,6648 mmol) van Cu 2 CO 3 (OH) 2. Bovendien afgewogen de flux componenten (12,5% gew). 0,0375 g Na 2 CO 3, 0.0125 g NaCl en 0,0250 g Na 2 B 4 O 7 2 10H O. Voeg deze materialen om een ​​schone agaat mortier.
    2. Hand grind voor ~ 5 min met een agaat stamper tot het mengsel een homogene licht groen poeder (figuren 1a en 2a). Transfer dit mengsel op een schone, droge platina schaal.
    3. Verhit de kroes in een oven tot 875 ° C (oprit snelheid van 2 ° C / min), houdtbij 875 ° C gedurende 16 uur, en daarna afkoelen tot kamertemperatuur (van 0,8 ° C / min).
    4. Verwijder de kristallen uit de smeltkroes en voorzichtig plet ze met een stamper.
    5. Laat de kristallen te weken in 50 ml 1 M waterig HCl nachts aan de smelt flux te verwijderen.
    6. Filter de kristallen en wassen met gedemineraliseerd water om alle resterende smelt flux volledig te verwijderen.
      Opmerking: Dit materiaal moet worden vermalen tot een fijner poeder voor poeder röntgendiffractie (PXRD) analyse (Figuur 5). Het kan ook worden gekarakteriseerd door optische microscopie (figuur 3), scanning elektronenmicroscopie (SEM) (Figuur 4) en NIR fotografie (figuur 8).
  2. Solid State Synthese van CaCuSi 4 O 10
    1. Weeg CaCO 3, SiO 2, en CuO in een 01:04:01 molverhouding: 0,1331 g (1.330 mmol) van CaCO 3, 0,3196 g (5,319 mmol) van SiO 2, en 0,1058 g CuO (1.330 mmol)en toe te voegen aan een schone agaat mortier.
    2. Bevochtig het poeder mengsel met 1-2 ml aceton en hand grind met een agaat stamper voor ~ 5 min.. Breng de resulterende licht grijs poeder (figuren 1b en 2b) in een platina kroes.
    3. Verwarm de kroes in een kameroven tot 1020 ° C met een helling van 5 ° C / min, gedurende 16 uur en vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur
    4. Schraap het losse, licht blauw-grijs poeder met behulp van een polytetrafluorethyleen (PTFE) spatel.
      Opmerking: Het product kan worden bepaald door optische microscopie (figuur 3), SEM (figuur 4), PXRD (figuur 5) en NIR fotografie (figuur 8).

2. Synthese van BaCuSi 4 O 10

  1. Smelt Flux Synthese van BaCuSi 4 O 10
    1. Weeg BaCO 3, SiO 2, en CuO in een 01:04:01 molverhouding:0,2085 g BaCO3 (1,057 mmol), 0,2539 g SiO 2 (4,226 mmol) en 0,0840 g CuO (1,056 mmol). Daarnaast wegen uit de flux component (12,5% van het gewicht): 0,0765 g PbO. Voeg deze materialen om een ​​schone agaat mortier.
    2. Hand grind voor ~ 5 min met een agaat stamper tot het mengsel een homogene licht grijs poeder (figuren 1c en 2c). Transfer dit mengsel op een schone, droge platina schaal.
    3. Verwarm de kroes in een oven tot 950 ° C (ramp snelheid van 2 ° C / min), houden op 950 ° C gedurende 24 uur, vervolgens langzaam afkoelen tot 700 ° C (snelheid van 0,1 ° C / min) en tenslotte afkoelen tot kamertemperatuur.
    4. Verwijder de kristallen uit de smeltkroes en voorzichtig plet ze met een stamper.
    5. Laat de kristallen te weken in 50 ml 1 M waterige HNO3 nachts aan de smelt flux te verwijderen.
    6. Filter de kristallen en wassen met gedeïoniseerd water om de rest van de smelt flux volledig te verwijderen. Opmerking: Deze materiaal moet worden vermalen tot een fijner poeder voor PXRD-analyse (Figuur 6). Het kan ook worden gekarakteriseerd door optische microscopie (figuur 3) en NIR photography (figuur 8).
  2. Solid State Synthese van BaCuSi 4 O 10
    1. Weeg BaCO 3, SiO 2, en CuO in een 01:04:01 molverhouding: 0,2085 g BaCO 3 (1,057 mmol), 0,2539 g SiO 2 (4,226 mmol) en 0,0840 g CuO (1,056 mmol) en toevoegen aan een schoon agaatvijzel.
    2. Bevochtig het poeder mengsel met 1-2 ml aceton en hand grind met een agaat stamper voor ~ 5 min.. Breng de resulterende licht grijs poeder (figuren 1D en 2D) in een platina kroes.
    3. Verhit de kroes in een doos oven tot 960 ° C bij een helling van 5 ° C / min en houd gedurende 16 uur, daarna afkoelen tot kamertemperatuur.
    4. Schraap de losse blauwe poeder met behulp van een polytetrafluorethyleen (PTFE) spatel. Opmerking:Het product wordt gekenmerkt door optische microscopie (figuur 3), PXRD (figuur 6) en NIR fotografie (figuur 8).

3. Peeling van CaCuSi 4 O 10

  1. Laad een 50 ml rondbodemkolf met 0,50 g CaCuSi 4 O 10, 40 ml gedeïoniseerd water, en een met glas beklede magnetische roerstaaf.
  2. Bevestig een watergekoelde condensor aan de kolf. Verwarm de reactie tot 85 ° C onder magnetisch roeren bij 400 rpm gedurende twee weken.
  3. Haal van de warmtebron, laat de oplossing ongestoord 's nachts af te wikkelen en vervolgens filteren de bovenstaande vloeistof op een 0,4 um membraan filter. Vacuüm drogen vaste stof. Opmerking: Het product is een lichtblauw poeder dat wordt gekenmerkt door optische microscopie (figuur 3), PXRD (figuur 5), transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) (figuur 7) en NIR fotografie (FigUre 8).

4. Peeling van BaCuSi 4 O 10

  1. Laad een 50 ml plastic centrifugebuis met 0,14 g BaCuSi 4 O 10 en 20 ml N-vinylpyrrolidon.
  2. Met de centrifugebuis ondergedompeld in een ijs / waterbad, ultrasone trillingen met een probe ultrasonicator bij 40% amplitude (17 W) gedurende 1 uur.
  3. Laat de dispersie bezinken 's nachts ongestoord, en decanteer de bovenstaande in een nieuwe centrifugebuis.
  4. Spin down bij 10.286 xg met behulp van een centrifuge. Schenk de supernatant, waarbij de nanosheets onderaan de centrifugebuis.
  5. Resuspendeer dit materiaal in 20 ml water met een paar minuten van badsonicatie. Tot een poeder te isoleren, filteren door een 0,4 um membraan filter en vacuüm drogen van de vaste stoffen. Opmerking: Het product is een lichtblauw poeder dat wordt gekenmerkt door optische microscopie (figuur 3), PXRD (figuur 6), TEM (figuur 7 ), en NIR fotografie (figuur 8).

5. Ink Voorbereiding

  1. Verspreiden ~ 0,10 g CaCuSi 4 O 10 nanosheets in 5 ml gedeïoniseerd water met behulp badsonicatie voor ~ 10 minuten. Opmerking: Deze inkt (figuur 9) kan worden gebruikt voor het schilderen, bedrukken, enz. Zie Figuur 10 voor een representatief voorbeeld wanneer de inkt werd aangebracht op papier met een borstel.

Near Infrared 6. Fotografische Imaging

  1. Bestralen de monsters met behulp van rood licht (bijv. bij een rood licht-emitterende diode array), en zorg dat andere bronnen van licht elimineren.
  2. Fotograferen met een camera aangepast aan het in het nabije infrarood gebied. Gebruik f stop instellen van f/22 en een belichtingstijd van 0,5 sec.

Resultaten

De beschreven syntheses van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 geven ongeveer 0,5 g product per batch. Geïsoleerde opbrengsten van CaCuSi 4 O 10 van de smelt flux en solid-state syntheses doorgaans variëren 70-75% en 90-95%, respectievelijk. Voor BaCuSi 4 O 10, de geïsoleerde opbrengsten uit de smelt flux en solid-state syntheses doorgaans variëren 65-70% en 95-99%, respectievelijk.

De textuur van alle bereide materialen, alsook verschillen in de intensiteit van de blauwe kleur als gevolg van variërende kristalliet grootte, zijn zichtbaar vanaf vergroting optische microscopie (figuren 3a-h). Scanning elektronen microscopie (SEM) beelden bevestigen dat de solid-state werkwijze voor het synthetiseren CaCuSi 4 O 10 produceert ~ 1-15 micrometer primaire kristallieten (figuur 4b), terwijl de smelt flux voorwaarden leiden tot ~ 5-50 micrometer kri allites (Figuur 4a). Poeder röntgendiffractie (PXRD) patronen voor CaCuSi 4 O 10 (figuren 5a en 5c) en BaCuSi 4 O 10 (figuren 6a en 6c) showcase van de samenstelling en fase zuiverheid van deze producten.

Representatieve transmissie elektronenmicroscopie (TEM) beelden tonen de morfologie van de nanosheet geëxpandeerd producten (Figuur 7). Bovendien NIR fotografische weergave toont de sterke luminescentie van zowel de bulk geëxpandeerd materiaal (figuur 8). Een eenvoudige manier om de oplossing verwerkbaarheid van CaCuSi 4 O 10 nanosheets illustreren is een waterige inkt (Figuur 9) geschikt voor verven (figuur 10) te bereiden.

hres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51686/51686fig1.jpg "/>
Figuur 1. Foto's van de hand gemalen uitgangsmaterialen. (A) CaCuSi 4 O 10 smelt flux, (b) CaCuSi 4 O 10 solid-state, (c) BaCuSi 4 O 10 smelt flux, en (d) BaCuSi 4 O 10 solid-state syntheses. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-1
Figuur 2. Scanning Electron Microscopy.'s Van de hand gemalen grondstof voor de (a) CaCuSi 4 O 10 smelt flux, ( b) CaCuSi 4 O 10 solid-state, (c) BaCuSi 4 O 10 smelt flux, en (d) BaCuSi 4 O 10 solid-state syntheses. Alle monsters werden bekleed met goud voorafgaand aan de beeldvorming. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-2
Figuur 3. Optische Microscopie. Bulk CaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux (a) en vaste toestand (b) procedures. Bulk BaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux (c) en solid state (d) procedures. Geëxpandeerd producten (eh) of (a- d) resp. Alle afbeeldingen delen de 1 mm schaal bar show paneel (a). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-3
Figuur 4. Scanning Electron Microscopy. Afbeeldingen van bulk CaCuSi 4 O 10 gemaakt door smelt flux (a) en solid state (b) methoden. Monsters werden bekleed met goud voorafgaand aan de beeldvorming. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

686/51686fig5highres.jpg "width =" 500 "/>
. Figuur 5 Powder X-stralen diffractie. CaCuSi 4 O 10 Patronen voor bulk CaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux (a) en solid state (c) methoden. Sterretjes geven een silica onzuiverheid. Patronen voor geëxpandeerd CaCuSi 4 O 10, (b) en (d), bereid uit (a) en (c), respectievelijk. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-4
. Figuur 6 Poeder X-stralen diffractie. BaCuSi 4 O 10 Patronen voor bulk BaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux ( a) en solid state (c) methoden. Sterretje duidt een silica onzuiverheid. Patronen voor geëxpandeerd BaCuSi 4 O 10, (b) en (d), bereid uit (a) en (c), respectievelijk. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-5
Figuur 7. Transmissie Elektronen Microscopie. Vertegenwoordiger beelden van geëxpandeerd CaCuSi 4 O 10 afgeleid van bulk CaCuSi 4 O 10 gemaakt door smelt flux (a) of solid state (b) methoden. Representatieve beelden van geëxpandeerd BaCuSi 4 O 10 afgeleid van bulkBaCuSi 4 O 10 gemaakt door smelt flux (c) of solid state (d) methoden. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-6
Figuur 8. Near Infrared Imaging. Luminescentie van bulk CaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux (a) en solid state (b) procedures. Luminescentie van bulk BaCuSi 4 O 10 bereid door smelt flux (c) en solid state (d) procedures. Luminescentie van de afgebladderde producten (eh) van (ad), respectievelijk. Poeder monsters zijn vervat in glazen flesjes, en de entire stel monsters werd in beeld gebracht in een keer. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

figure-results-7
Figuur 9. Foto van een CaCuSi 4 O 10 nanosheet inkt in een flacon.

figure-results-8
Figuur 10. Near Infrared Imaging. Een rudimentaire schilderij met de CaCuSi 4 O 10 nanosheet inkt die zowel de eenvoudige toepassing en de luminescentie eigenschappen illustreert.

Discussie

De voorbereiding van de Egyptische blauw pigment, een mengsel van voornamelijk CaCuSi 4 O 10 en SiO 2, is een goed bestudeerde proces 4,13-21. De talrijke gerapporteerde procedures kunnen worden gecategoriseerd als een smeltpunt flux of solid-state reacties. Twee belangrijke voordelen van de smelt flux benadering die het mogelijk maakt lagere reactietemperaturen (<900 ° C) en laat CaCuSi 4 O 10 kristallen kiemen en groeien van een gesmolten glas fase 20. De flux component is meestal een alkalimetaal zout (bijv. Na 2 CO 3) of boraatverbinding (bijvoorbeeld borax). Ter vergelijking, de solid-state syntheses laat de flux maar vereisen hogere temperaturen (~ 1000 ° C) voor de reactie tussen Ca, CuO en SiO2 bronnen voltooiing bereiken.

Hoewel de synthese van Han blauw pigment is niet zo goed onderzocht als die van de Egyptische blauwe 4,22-25, de bereiding van BaCuSi 4 O 10 volgt vergelijkbare smelt flux en halfgeleiderelementen routes met twee verschillen: (1) een PbO flux worden gebruikt, en (2) de reactietemperaturen moet beter gecontroleerd worden door alternatieve Ba-Cu-Si-O fasen dat (bijvoorbeeld BaCuSi 2 O 6) kunnen vormen.

Deze punten worden geïllustreerd door de gedetailleerde procedures en resultaten beschreven in dit document. Eerst alle methoden de uitgangsmaterialen worden gemalen tot een gladde poeder (figuren 1a-d) bestaande uit 5-20 urn deeltjes (gekarakteriseerd met SEM, figuren 2a-d). Vervolgens wordt het gebruik van een aanzienlijke hoeveelheid flux (12.5% ​​gew) bij de bereiding van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 leidt tot sterk kristallijne producten, die worden gekenmerkt door een intense blauwe kleuring (figuren 3a en 3c), relatief grote deeltjesgrootte (Figuur 4a ), En sterke PXRD patronen (figuren 5a en 6a). De verminderde geïsoleerde opbrengsten (~ 70%) van deze preparaten worden veroorzaakt door hechting van het gesmolten reactiemengsels aan de kroes. Ter vergelijking, CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 opgesteld door de solid-state route vertonen minder intens kleuring (figuren 3b en 3d) en kleinere deeltjesgrootte (figuur 4b). Zoals gesynthetiseerd, deze producten zijn poeders die kunnen worden geïsoleerd in nagenoeg kwantitatieve opbrengsten. Dus, voor zowel CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10, de voordelen van flux en het belang van de reactie temperatuur kan niet worden overschat.

Opmerkelijk is dat de afschilfering van CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 gebeurt onder eenvoudige waterige omstandigheden. Bij CaCuSi 4 O 10, deze reactie is heel traag bij kamertemperatuurtemperatuur (≥ 6 weken waarneembare afschilfering bekijken), maar het wordt synthetisch nuttig bij 80 ° C (aanzienlijke afschilfering na 2 weken). Ter vergelijking, de afschilfering van BaCuSi 4 O 10 traag zelfs bij 80 ° C, en dus een nog grotere energietoevoer toegepast in de vorm van ultrasone trillingen. Deze reacties zijn zeer betrouwbaar met twee kanttekeningen. Voor CaCuSi 4 O 10, is het belangrijk om een ​​met glas beklede roerstaaf gebruiken; als een standaard PTFE-gecoate roerstaaf wordt gebruikt, vinden we dat PTFE bijproducten vervuilen het CaCuSi 4 O 10 nanosheet product. Voor BaCuSi 4 O 10, is het belangrijk om de ultrasone energie en tijd te controleren, zodat de reactie wordt gestopt voordat de nanosheets gedegradeerd.

Transmissie elektronenmicroscopie (TEM) van de nanosheet producten blijkt dat deze zeer dunne materialen laterale afmetingen variërend van honderden nanometers tot enkele microfoonRons. In het algemeen zijn deze laterale dimensies correleren met de kristallietgrootte van de driedimensionale uitgangsmateriaal. In eerder werk, atomic force microscopie voorwaarde topografische kaarten die de single-layer diktes (~ 1.2 nm) van deze nanosheets 12 aangetoond. Foto poeder CaCuSi 4 O 10 en BaCuSi 4 O 10 nanosheet monsters (Figuren 3e-h) tonen dat hun kleur minder intens is dan die van de uitgangsmaterialen, een direct gevolg van nanostructurering.

Aanvullende informatie wordt door PXRD (figuren 5 en 6), die basale splitsing langs het (001) vlak en voorkeursrichting langs de 00 {l} series voor nanosheet monsters onthult. Deze functies geven de gestapelde afstemming van deze zeer anisotrope nanomaterialen als drop-cast op een substraat. Ook de karakteristieke emissie van NIR CaCuSi 4 O 10 bij ~ 910 nm en BaCuSi 4 O 10 bij ongeveer 950 nm is getoond in een NIR foto van acht monsters (Figuur 8).

De oplossing verwerking van CaCuSi 4 O 10 kan worden bereikt door eenvoudig bereiden van een colloïdale dispersie van CaCuSi 4 O 10 nanosheets (figuur 9) gebruikt als inkt. Deze inkt kan vervolgens worden aangebracht op een substraat via spin-coating, spray coating, inkjet printen 12, of gewoon borstelen (Figuur 10). Belangrijk is dat de NIR emissie-eigenschappen van CaCuSi 4 O 10 blijven behouden in alle stadia van dit proces. Deze nieuwe mogelijkheden benadrukken het contrast tussen CaCuSi 4 O 10 nanosheets en het traditionele gebruik van Egyptisch blauw pigment, een uiterst gedetailleerd materiaal dat is een uitdaging op te nemen in een gladde verf.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.

Dankbetuigingen

Wij danken prof. Mark Abbe (UGA) voor het verstrekken van de NIR imaging apparatuur en Dr Rasik Raythatha (Solvay Performance Chemicals) voor de barium carbonaat gebruikt in dit werk. Wij erkennen de inspanningen van Jesaja Norris (UGA undergraduate) en Terra Blevins (Noord-Oconee High School), die heeft geholpen bij het testen van de synthetische methoden.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Natriumcarbonaat (Na2CO3)Sigma AldrichS7795bioXtra, ≥99.0%
Calciumcarbonaat (CaCO3)Sigma AldrichC4830bioXtra, ≥99.0%
Bariumcarbonaat (BaCO3)Solvay Performance ChemicalsOnderzoeksmonster: Elektronische zuiverheidsgraad, nanokristallijn
Koper (II) carbonaat basisch [Cu2CO3(OH)2]Sigma Aldrich207896Reagenskwaliteit
Koper (II) oxide (CuO) Sigma Aldrich45081299.99% sporenmetalenbasis
Siliciumdioxide (SiO2)Sigma AldrichS5631~99%, deeltjesgrootte 0,5-10 μm (ongeveer 80% tussen 1-5 μm)
Natriumtetraboraat decahydraat (Na4B4O7.10H2O)Sigma AldrichS9640ACS ≥ 99.5%
Natriumchloride (NaCl) Sigma AldrichS9888ACS ≥ 99.0%
Lood (II) oxide (PbO) Sigma Aldrich402982ACS ≥ 99.0%
N-Vinylpyrrolidon (C6H9NO)Sigma AldrichV3409bevat natriumhydroxide als remmer, ACS ≥ 99.0%
BoxovenThermo ScientificLindberg Blue M
BoxovenCarboliteCWF 12/5 1200C
BadsonicatorBranson
UltrasonicatorQsonicaMisonix S-4000
Cameraaangepaste wijziging van Nikon D3000 camera door LDP LLC MaxMax.comn/aXnite Nikon D3000 camera met een Nikkor 18-200 mm lens en een Xnite 830 filter 
LichtbronExcled Ltd.PAR64LED Kleur Beamer
LichtmicroscoopLeicamz6 Stereomicroscoop met Spot Idea camera en Software
Poeder X-Ray DiffractometerBrukerD8-Advance diffractometer (Co-Kα stralingsbron)
Transmissie-elektronenmicroscoopFEITechnai 20
Scannende elektronenmicroscoopFEIInspect F
MembraanfiltersMilliporeHTTP04700Isopore Membraanfilter met 0,4 µm poriegrootte

Referenties

  1. Berke, H. The Invention of Blue and Purple Pigments in Ancient Times. Chem. Soc. Rev. 36, 15-30 (2007).
  2. Hazen, R. M., Burnham, C. W. The Crystal Structure of Gillespite I and II: A Structure Determination at High Pressure. Am. Min. 59, 1166-1176 (1974).
  3. Miletich, R., Allan, D. R., Angel, R. J. The Synthetic Cr2+ Silicates BaCrSi4O10 and SrCrSi4O10: The Missing Links in the Gillespite-Type ABSi4O10. 82, 697-707 (1997).
  4. Pabst, A. Structures of Some Tetragonal Sheet Silicates. Acta Cryst. 12, 733-739 (1959).
  5. Chakoumakos, B. C., Fernandez-Baca, J. A., Boatner, L. A. Refinement of the Structures of the Layer Silicates MCuSi4O10 (M = Ca, Sr, Ba) by Rietveld Analysis of Neutron Powder Diffraction Data. J. Solid State Chem. 103, 105-113 (1993).
  6. Hughes, E. M., Pack, M. J., Dann, S. E., Weller, M. T. Preparation and Structural Characterisation of Alkaline Earth Sheet Silicates Containing Copper by Powder Neutron Diffraction, EXAFS and UV-Visible Spectroscopy. Anales de Quimica Int Ed. 93, 233-236 (1997).
  7. Accorsi, G., et al. The Exceptional Near-Infrared Luminescence Properties of Cuprorivaite. Egyptian Blue). Chem. Comm. , 3392-3394 (2009).
  8. Verri, G. The Spatially Resolved Characterization of Egyptian Blue, Han Blue and Han Purple by Photo-Induced Luminescence Digital Imaging. Anal. Bioanal. Chem. 394, 1011-1021 (2009).
  9. Jose, S., Reddy, M. L. Lanthanum-Strontium Copper Silicates as Intense Blue Inorganic Pigments with High Near-Infrared Reflectance. Dyes Pigm. 98, 540-546 (2013).
  10. Zhuang, Y., Tanabe, S. Forward and Back Energy Transfer Between Cu2+ and Yb3+ in Ca1-xCuSi4O10:Ybx Crystals. J. Appl. Phys. 112, (2012).
  11. Borisov, S. M., Würth, C., Resch-Genger, U., Klimant, I. New Life of Ancient Pigments: Application in High-Performance Optical Sensing Materials. Anal. Chem. 85, 9371-9377 (2013).
  12. Johnson-McDaniel, D., Barrett, C. A., Sharafi, A., Salguero, T. T. Nanoscience of an Ancient Pigment. J. Am. Chem. Soc. 135, 1677-1679 (2013).
  13. Laurie, A. P., McLintock, W. F. P., Miles, F. D. Egyptian Blue. Proc R Soc London A. 89, 418-429 (1914).
  14. Chase, W. T. Egyptian Blue as a Pigment and Ceramic Material. Science in Archaeology. Brill, R. H. , MIT Press. Cambridge, MA. 80-90 (1971).
  15. Tite, M. S., Bimson, M., Cowell, M. R. Chapter 11: Technological Examination of Egyptian Blue. Archaeological Chemistry III, Advances in Chemistry Series. Lambert, J. B. 205, American Chemical Society. Washington, DC. 215-242 (1984).
  16. Ullrich, D. Egyptian Blue and Green Frit: Characterization, History and Occurrence, Synthesis. Datation-Charactérisation des Peintures Pariétales et Murales. Delamare, F., Hackens, T., Helly, B. 17, È. Ollefe, Rixensart, Belgium. 323-332 (1987).
  17. Riederer, J. Chapter 1: Egyptian Blue. Artist' Pigments: A Handbook of Their History and Characteristics. Fitzhugh, E. W. 3, National Gallery of Art. Washington, DC. 23-45 (1997).
  18. Delamare, F. Sur les Processus Physiques Intervenant Lors de la Synthèse du Bleu Égyptien: Réflexion à Propos de la Composition de Pigments Bleus Gallo-Romains. Revue d'Archéométrie. 21, 103-119 (1997).
  19. Canti, M. G., Heathcote, J. L. Microscopic Egyptian Blue (Synthetic Cuprorivaite) from Sediments at Two Archaeological Sites in West Central. 29, 831-836 (2002).
  20. Pradell, T., Salvado, N., Hatton, G. D., Tite, M. S. Physical Processes Involved in Production of the Ancient Pigment, Egyptian Blue. J. Am. Ceram. Soc. 89, 1426-1431 (2006).
  21. Warner, T. E. Synthesis, Properties and Mineralogy of Important Inorganic Materials. , Wiley: Hoboken, NJ. 26-47 (2011).
  22. Lin, H. C., Liao, F. L., Wang, S. L. Structure of BaCuSi4O10. Acta Cryst. 48, 1297-1299 (1992).
  23. Janczak, J., Kubiak, R. Refinement of the Structure of Barium Copper Silicate BaCu[Si4O10] at 300. K. Acta Cryst. 48, 1299-1301 (1992).
  24. Wiedemann, H. G., Bayer, G. Formation and Stability of Chinese Barium Copper-Silicate Pigments. Conservation of Ancient Sites on the Silk Road: Proceedings of an International Conference on the Conservation of Grotto. Agnew, N. , Getty Conservation Institute. Los Angeles. 379-387 (1997).
  25. Berke, H., Wiedemann, H. G. The Chemistry and Fabrication of the Anthropogenic Pigments Chinese Blue and Purple in Ancient China. East Asian Science, Technology, and Medicine. 17, 94-120 (2000).

Herprints en machtigingen

Tags

SmeltfluxVaste FaseTEM beeldvormingNabij InfraroodNanosheet dispersieUltrasonificatieWater exfoliatie
Afschilfering van de Egyptische Blauw en Han Blauw, Twee Alkali Aarde Koper silicaat-gebaseerde Pigmenten
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.