Preparation and characterization

of inorganic coloured pigments without toxic metals

 

Préparation et caractérisation

des pigments inorganiques sans métaux toxiques

 

R. Pastrana-Fábregas1, J. Isasi-Marín1, F. Fernández-Martinez2 and R. Sáez-Puche1*

1Dpto. Química Inorgánica I, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense, 28040 Madrid, Spain.

2Dpto. Química Industrial y P, EUIT Industrial, Univ. Politécnica de Madrid, Spain

* Corresponding author. E-mail: rsp92@quim.ucm.es

Received: 26 June 2008; revised version accepted: 07 August 2008

 

Abstract

     Phase formation in the Ta-Zr-O-N system has been studied by nitridation of the amorphous tantalum zirconium oxide, prepared by sol-gel technique at temperatures between 1023-1123 K. Different coloration has been obtained, going from yellow to red, whose intensity is a function of both the synthesis temperature  and  the  nitrogen  amount. The obtained  yellow  and  red  phases  of  ideal composition Ta(3-x)ZrxN3O3 and Ta(3-x)ZrxN(5-x)Ox, respectively for (0£x£0.6) have been characterized by X-Ray diffraction and these results show that the yellow phases synthesized below 1123 K adopt the baddeleyite-type structure of TaON oxynitride,  with a monoclinic symmetry, space group P21/c; while the red phases obtained above 1123 K  crystallize with the  Ta3N5 structure, space group C2/m. Diffuse reflectance data and CIE-LAB colour coordinates indicate that these oxynitrides can be potentially used as friendly pigment to the natural environ in plastics and paints.

 

Keywords: Inorganic pigments; Oxynitrides; Nitrides; Sol-gel chemistry; Colour properties.

 

Résumé

     La synthèse de composées dans le système de Ta-Zr-O-N a été étudiée par l'ammonolysis du oxyde mixte amorphe de zirconium et tantale, préparé par la technique du sol gel aux températures entre 1023-1123K. Différents colorations on été obtenues, allant de jaune au rouge, dont l'intensité de couleur est fonction de la température de synthèse et de la quantité d'azote présent. Les phases jaunes et rouges obtenues avec les compositions idéales Ta(3-x)ZrxN3O3 et Ta(3-x)ZrxN(5-x)Ox, respectivement pour (0£x£0.6) ont été caractérisées par la diffraction de rayon X et cettes résultats prouvent que les phases jaunes synthétisées en dessous de 1123 K adoptent le baddeleyite-type structure du oxynitrure de TaON, avec une symétrie monoclinique, groupe d'espace P21/c; tandis que les phases rouges obtenues au-dessus de 1123 K cristallisent avec la structure Ta3N5, groupe d'espace C2/m. Les données de réflectivité diffuse ansi comme les coordonnées colorimètriques CIE-LAB indiquent que cettes oxynitrures peuvent potentiellement être utilisés comme substances pigmentants pour les plastiques et les peintures.

 

Mots-clés: Pigments; Oxynitrures; Nitrures; Chemie Sol-gel; Propriétés colorimètriques.

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