《无机材料物理性能》第八章 光学性能（8.5）无机材料的颜色

85无机材料的颜色 851配位场化学 化合物着色的最重要的来源是过渡族元素 (V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)或稀土元素离子(钕、铒、钬 等),它们或出现于固溶体中,或以晶体的固有阳离 子存在。 这些元素在电子占据轨道方面不同于主族元素。如对 于过渡族元素,主要涉及能量很相近的部分添满的3d 轨道(简并能级)

8.5无机材料的颜色 8.5.1配位场化学 化合物着色的最重要的来源是过渡族元素 （V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）或稀土元素离子（钕、铒、钬 等），它们或出现于固溶体中，或以晶体的固有阳离 子存在。 这些元素在电子占据轨道方面不同于主族元素。如对 于过渡族元素，主要涉及能量很相近的部分添满的3d 轨道（简并能级）

当d轨道上的电子数少时,按照洪德规则, 过渡族元素的原子或离子中有许多未完全充 满的能级,因而电子在d轨道能级间跃迁就 有可能。 但是在能级完全充满的情况下,则不存在这 种可能性。如果未充满的d轨道(或f)轨道 间的能量间隔处在相当于可见光的能量范围 内,因而电子在这些轨道间跃迁时吸收光子 而产生带色的透射光

当d轨道上的电子数少时，按照洪德规则， 过渡族元素的原子或离子中有许多未完全充 满的能级，因而电子在d轨道能级间跃迁就 有可能。 但是在能级完全充满的情况下，则不存在这 种可能性。如果未充满的d轨道（或f）轨道 间的能量间隔处在相当于可见光的能量范围 内，因而电子在这些轨道间跃迁时吸收光子 而产生带色的透射光

852着色剂 由于过渡金属离子周围的环境或配位场可能对离子 的吸收特性产生影响,从而影响产生的颜色,因此 对于特定的颜色可以用一定的离子组合体或发色团 来得到

8.5.2着色剂 由于过渡金属离子周围的环境或配位场可能对离子 的吸收特性产生影响，从而影响产生的颜色，因此 对于特定的颜色可以用一定的离子组合体或发色团 来得到

853胶态粒子着色 胶态着色剂最常见的有胶体金(红)、银 (黄)、铜(红)以及硫硒化镉等几种。 金属与非金属胶体粒子有完全不同的表现 金属胶体粒子的着色是由于胶体粒子对光 的散射而引起选择性吸收引起的,决定于 粒子的大小。 非金属胶体粒子的着色主要决定于它的化 学组成,粒子尺寸的影响很小

8.5.3胶态粒子着色 胶态着色剂最常见的有胶体金（红）、银 （黄）、铜（红）以及硫硒化镉等几种。 金属与非金属胶体粒子有完全不同的表现。 金属胶体粒子的着色是由于胶体粒子对光 的散射而引起选择性吸收引起的，决定于 粒子的大小。 非金属胶体粒子的着色主要决定于它的化 学组成，粒子尺寸的影响很小

如硫硒化镉胶粒的着色有两种观点: 种是:与CdS,CdSe的半导特性有关。根据半导体的 能带理论,硒原子中满带的电子比硫原子容易激发到 导带。所以在基体中形成的CdS、 Cdse、微晶体的禁 带宽度随CdSe相对含量的增大而逐渐下降,导致其吸 收极限逐渐向长波方向移动,颜色由黄到橙、红、深 红转变,这一观点在国际上受到重视

如硫硒化镉胶粒的着色有两种观点： 一种是：与CdS,CdSe的半导特性有关。根据半导体的 能带理论，硒原子中满带的电子比硫原子容易激发到 导带。所以在基体中形成的CdSx·CdSe(1-x)微晶体的禁 带宽度随CdSe相对含量的增大而逐渐下降，导致其吸 收极限逐渐向长波方向移动，颜色由黄到橙、红、深 红转变，这一观点在国际上受到重视

另一观点是:光吸收都是由于一定能量的 光激发阴离子(O2-,S2-,Se2-,Te2-)上的价 电子到激发态所致。它们的亲电子势的大 小为O2->S2->Se2->Te2-,故能量较小的光 就能激发它们的价电子到激发态,使其短 波极限进入可见光区,而导致着色。短波 极限波长的位置随它们的亲电子势减小逐 渐向长波转移。故随着 Cds/cdse比值的减 小,吸收波向长波方向移动

另一观点是：光吸收都是由于一定能量的 光激发阴离子（O2-,S2-,Se2-,Te2-）上的价 电子到激发态所致。它们的亲电子势的大 小为O2->S2->Se2->Te2-，故能量较小的光 就能激发它们的价电子到激发态，使其短 波极限进入可见光区，而导致着色。短波 极限波长的位置随它们的亲电子势减小逐 渐向长波转移。故随着CdS/CdSe比值的减 小，吸收波向长波方向移动

854影响色料颜色的因素 (1)加入的某些无色化合物如ZnO,A2O3等对色调的 改变也有作用。 (2)烧成温度的高低,通常制品只有正烧的条件下才 能得到预期的颜色效果,生烧往往颜色浅淡,而过烧则 颜色昏暗。成套餐具、成套彩色卫生洁具、锦砖等产品 出现的色差,往往是烧成时的温差引起的。这种色差会 影响配套。 (3)气氛对色料颜色的关系很大。某些色料应在规定 的气氛下才能产生指定的色调,否则将变成另外的颜色。 如钧红釉是我国一种著名的传统铜红釉,在强还原气氛 下烧成,便能获得由于金属铜胶体粒子析出而着成的红 色

8.5.4影响色料颜色的因素 （1）加入的某些无色化合物如ZnO，Al2O3等对色调的 改变也有作用。 （2）烧成温度的高低，通常制品只有正烧的条件下才 能得到预期的颜色效果，生烧往往颜色浅淡，而过烧则 颜色昏暗。成套餐具、成套彩色卫生洁具、锦砖等产品 出现的色差，往往是烧成时的温差引起的。这种色差会 影响配套。 （3）气氛对色料颜色的关系很大。某些色料应在规定 的气氛下才能产生指定的色调，否则将变成另外的颜色。 如钧红釉是我国一种著名的传统铜红釉，在强还原气氛 下烧成，便能获得由于金属铜胶体粒子析出而着成的红 色