铁铬浸渍油页岩灰可持续陶瓷涂层：微结构、光学与功能特性研究及其环境技术应用

本综述系统探讨了利用铁（Fe）或铬（Cr）浸渍油页岩灰（OSA）开发可持续陶瓷涂层的创新策略。研究通过湿法浸渍合成颜料，结合多种表征技术（XRF、XRD、SEM-EDS、FTIR、UV-Vis等），证实材料具有优异热稳定性、高亮度及可调色度特性（浅棕至红/灰色）。涂层在1100°C烧结后仍保持结构完整性与光学性能，显著推动工业固废高值化利用与循环经济发展。

　　

Highlights

• 湿法浸渍与煅烧工艺实现了金属离子（Fe3?/Cr3?）在油页岩基质中的均匀分散，成功合成具有可调控色彩的功能性陶瓷颜料。

• 材料展现出卓越的热稳定性（TG分析）和鲜明的色彩特性（色度分析），其色相变化与金属种类及煅烧温度密切相关。

Pigment preparation

粒径小于75 μm的油页岩残渣（RS）取自巴西帕拉纳州页岩工业化业务单元（UN-SIX/Petrobras），通过混合均质化降低原料变异性。采用九水硝酸铁（Fe(NO₃)₃·9H₂O, 98%）和九水硝酸铬（Cr(NO₃)₃·9H₂O, 97%）作为金属源，通过湿法浸渍工艺将金属离子负载于RS基质，最终经不同温度煅烧获得系列颜料。

ceramic pigments

热重分析（TG）显示RS在100°C以下出现表面水分蒸发，300-600°C区间发生显著质量损失（归因于残留有机物与黄铁矿（FeS₂）分解）。X射线衍射（XRD）鉴定出石英、高岭石、伊利石等晶相结构，而铁/铬浸渍样品中未检测到明确金属氧化物相，表明金属离子以高度分散形式存在或形成非晶相。

Conclusions

本研究成功验证了油页岩残渣（RS）作为陶瓷颜料原料的可行性：

• 湿法浸渍结合煅烧工艺可实现金属离子的均匀负载与稳定化；

• 材料色彩可通过金属种类（Fe3?/Cr3?）和煅烧温度精准调控；

• 所得颜料在陶瓷釉料中表现出优异相容性与高温稳定性，为工业固废资源化提供创新路径。