17.01.2020 - American Chemical Society (ACS)

Ein neues 'cooles' Blau

Kostengünstig, langlebig und umweltfreundlich

Im Laufe der Geschichte haben die Menschen immer wieder nach leuchtenden blauen Pigmenten gesucht. Die Ägypter und Babylonier verwendeten Lapislazuli vor 6.000 Jahren. Im Jahr 1802 synthetisierte ein französischer Chemiker Kobaltblau. In jüngerer Zeit entdeckten Wissenschaftler 2009 YInMn Blue, auch bekannt als "Oregon Blue". Aber die meisten dieser Pigmente haben Einschränkungen hinsichtlich Kosten, Stabilität, Farbe oder Toxizität. Jetzt berichten die Forscher von ACS Omega über eine neue Klasse von "coolen" blauen Farbstoffen, die preiswert, langlebig und umweltfreundlicher sind.

In den letzten 200 Jahren war Kobaltblau (CoAl2O4) aufgrund seiner Farbintensität, seiner einfachen Synthese und seiner Vielseitigkeit ein dominierendes kommerzielles Blaupigment. Allerdings sind 33% des Farbstoffs in Masse karzinogenes Co2+, was die Herstellung von Kobaltblau relativ teuer und umweltschädlich macht. Mas Subramanian, der Oregon Blue entdeckte, und seine Kollegen an der Oregon State University wollten eine neue Klasse von blauen Pigmenten entwickeln, die verbesserte Farbeigenschaften, geringere Kosten und einen geringeren Kobaltgehalt als Kobaltblau haben.

Die Forscher ließen sich von der kristallinen Struktur eines hellblauen Minerals namens Hibonit inspirieren. Das Team ersetzte systematisch Al3+ (Aluminium)-Ionen in Hibonit durch Co2+, Ni2+ (Nickel) oder Ti4+ (Titan) Ionen. Die resultierende Serie von Pigmenten zeigte eine Reihe von intensiven blauen Farben, einige mit rötlichen Schattierungen. Die Pigmente waren auch in sauren oder basischen Lösungen stabil. Im Gegensatz zu Kobaltblau reflektieren die neuen Blautöne das Nahinfrarotlicht, was sie als "kühle Pigmente" in energiesparenden, wärmereflektierenden Beschichtungen nützlich machen könnte. Wichtig ist, dass die Co2+-Konzentration in den neuen Verbindungen in Hibonitblau nur 4 Massenprozent betrug, was die Pigmente billiger und umweltfreundlicher macht.

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