废渣基暗色陶瓷

降温6.3°C

利用硅锰渣等工业固废制备的暗色近红外反射陶瓷，通过Mn3+/Mn4+双交换机制在保持深色外观的同时实现高效降温。

Jiaqi, Wang · Changcong, An · Li, Qiong · Liu, Bo · Zhang X. · Dichuan, Zhang · 张深根

Journal of Environmental Chemical Engineering 2026

具体参数

近红外反射率

{'zh': '50.09–59.25', 'en': '50.09–59.25'} %

近红外太阳反射率

{'zh': '45.77', 'en': '45.77'} %

有效带隙

{'zh': '1.6', 'en': '1.6'} eV

平衡温度差

{'zh': '6.3', 'en': '6.3'} °C

重金属浸出浓度（Cr(VI)）

{'zh': '0.004', 'en': '0.004'} mg/L

重金属浸出浓度（Mn）

{'zh': '0.17', 'en': '0.17'} mg/L

重金属浸出浓度（Ni）

{'zh': '0.03', 'en': '0.03'} mg/L

重金属浸出浓度（Cu）

{'zh': '0.01', 'en': '0.01'} mg/L

技术优势

深色却有高近红外反射

Mn3+/Mn4+混合价态与Mn3+-O-Mn4+双交换作用将有效带隙窄化至约1.6 eV，增强了载流子诱导的近红外反射，使材料在保持深色外观的同时具备高效降温能力。

降温效果优于商业铁黑

在100 W近红外灯照射60 min后，最优废渣基样品的平衡温度比商业铁黑颜料低6.3 °C，显示出实用的被动冷却潜力。

重金属浸出远低于国标

毒性浸出测试显示Cr(VI)、Mn、Ni、Cu、As的浓度分别低于0.004、0.17、0.03、0.01和0.03 mg/L，远低于GB 8978-1996限值，证明有害元素被可靠固定。

固废利用机制可复制

通过复刻化学纯模型体系中建立的Ca-Mn-Fe固溶机制，将多源工业渣转化为结构致密、环境安全的黑色陶瓷，为固废高值化提供了可推广的路线。

应用场景

• 节能建筑涂料：作为深色外墙涂料可反射近红外光，降低建筑得热和空调能耗。
• 被动辐射制冷材料：通过高近红外反射实现被动降温，减少对主动制冷的依赖。
• 深色功能颜料：替代传统铁黑等深色颜料，兼具深色外观和近红外反射能力。
• 固废资源化陶瓷：将硅锰渣等固废转化为高附加值陶瓷，实现资源化利用和重金属固定。