无机颜料因其卓越的化学与热稳定性，以及高纯度和均匀性，已成为工业界的**着色材料。在陶瓷行业，颜料不仅需要具备在高温烧制下不分解、不挥发气体的特性，还需在釉料中保持不溶性及色彩稳定性。巴西科研团队近期发表研究，探索了一种替代传统固相反应法的新型合成路径——凝胶法，旨在制备具有尖晶石结构的钴铝酸盐（CoAl2O4）及其锌掺杂变体（Co0.8Zn0.2Al2O4）陶瓷颜料，并验证其在陶瓷釉料中的应用效果。
传统陶瓷颜料合成多采用固相反应法，往往需要极高的烧结温度和较长的反应时间，且难以控制晶粒尺寸和均匀性。本研究采用的凝胶法以凝胶为前驱体，利用其丰富的氨基和羧基官能团与金属离子配位，形成均匀的网络结构。该方法不仅成本显著低于传统溶胶-凝胶法中的烷氧基前驱体，且凝胶本身无毒，符合绿色化学趋势。实验选用六水合硝酸锌、六水合硝酸钴和九水合硝酸铝为原料，在50°C水中溶解凝胶后，缓慢加入金属盐溶液，升温至90°C形成聚合物树脂，经350°C预煅烧去除部分有机物，最终在500°C、800°C和1000°C下进行不同时间的煅烧。
热重分析（TGA）结果显示，前驱体粉末在300°C以下主要失去水分和凝胶中的脯氨酸，300至600°C区间则发生氨基酸片段的分解，总失重率分别为26%和17%。X射线衍射（XRD）数据表明，CoAl2O4在500°C时呈非晶态，800°C时形成单一的立方尖晶石相，而1000°C时虽主相纯度达90.24%，但伴随9.76%的副产物氧化铝生成。相比之下，掺锌的Co0.8Zn0.2Al2O4在500°C至1000°C的整个温区内均保持单相尖晶石结构，且无需高温即可形成，显示出该合成路线在抑制副反应和降低能耗方面的显著优势。
随着煅烧温度从500°C升至1000°C，晶粒平均尺寸和结晶度呈线性增长，这归因于高温下晶格内应力释放及碳元素的彻底消除。红外光谱（FTIR）在500至900 cm-1波段观测到尖晶石结构的特征吸收峰，分别对应四面体和八面体位点的金属-氧振动。扫描电镜（SEM）图像显示，未掺杂样品呈不规则片状聚集体，而掺锌样品因凝胶分解产生大量气体，形成了具有多孔性的微观形貌，这种结构可能有利于釉料中的分散和发色。
紫外-可见光反射光谱分析揭示了颜料显色的物理机制。两种样品在400至650 nm波段均表现出强烈的吸收带，对应于绿、黄、橙光的吸收，从而反射出互补的紫、蓝及青色调。掺锌样品的吸收带发生红移，表明Zn2+的引入改变了晶体场环境。颜色测量数据显示，纯CoAl2O4呈现较淡的紫色，而掺锌样品则呈现出更鲜艳的蓝色，这得益于Co2+离子在四面体和八面体位点的不同分布状态。将合成后的颜料以2%比例掺入含80%长石和20%硼砂的透明釉料中，经测试证实其在500°C以上高温下色彩稳定，未出现褪色或变色现象。