納米級稀土氧化物的製備方法

2023-08-02 17:33:01 2

專利名稱：納米級稀土氧化物的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米級稀土氧化物的製備方法，屬稀土新材料製備領域。
背景技術：
納米級稀土氧化物的製備，沉澱法是較常用的方法之一，如中國專利01134174.2公開了一種「納米稀土氧化物粉的製備方法」，其將原料稀土的硝酸或鹽酸水溶液與沉澱劑碳酸鹽或氫氧化鈉相混合，得到稀土元素的鹼式碳酸鹽或碳酸鹽或氫氧化物，沉澱物再與分散劑均混後灼燒；又如中國專利02156418.3公開的「一種稀土納米氧化物的製備方法」，將稀土氧化物的硝酸或鹽酸水溶液中加入分散劑、碳酸氫鈉或碳酸氫銨或二氧化碳沉澱劑，經過濾、乾燥、升溫再灼燒；中國專利02115326.4公開的「一種納米稀土氧化物粉末的製造方法」，在稀土鹽酸或硝酸水溶液中，加入碳酸氫銨溶液，經沉澱過濾後，在碳酸鹽濾餅中添加表面活性劑形成泡沫烘乾再煅燒。上述三種方法製得的產品粒徑較大，粒度不均勻，其工藝思路是一致的，在稀土氧化物的硝酸或鹽酸水溶液中加入沉澱劑，沉澱劑通常是單一的物質，如氫氧化鈉、碳酸鹽、碳酸氫銨，其得到的前驅體是氫氧化物、碳酸鹽、碳式碳酸鹽，為了減少團聚現象，前驅體還必須和分散劑或表面活性劑混合後再進行灼燒才能得到納米級的稀土氧化物。上述方法中存在的共性問題是選擇的沉澱劑為單一的品種，以氫氧化鈉為沉澱劑，前驅體中含有鈉離子，這種氫氧化物的前驅體在清洗工序中不易澄清，清洗效果不好，而鈉離子在灼燒時不能揮發，成品中雜質含量大；以碳酸鹽或碳酸氫銨作為沉澱劑，生成的前驅體是碳酸鹽或大部分是碳酸鹽，即使有鹼式碳酸鹽，在上述工藝中得到的鹼式碳酸鹽也很少，碳酸鹽相對鹼式碳酸鹽來說，其團聚現象嚴重，所以每個工藝都必須為前驅體增添分散劑，以減少其在乾燥灼燒中的團聚現象，分散劑的加入一方面在成品中引進雜質，另一方面也提高了產品的生產成本。

發明內容
本發明正是為了克服上述不足，提供一種生產成本小、成品品質高的納米級稱土氧化物製備方法，創新點在於工藝中選擇的沉澱劑為氨水與碳酸氫銨的混合液，通過控制反應的PH值，使前驅體全部變成鹼式碳酸鹽，由於鹼式碳酸鹽易熱分解，分散性好，不易團聚，無須再配備分散劑原材料，具體是這樣來實施的納米級稀土氧化物的製備方法，在稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液中添入沉澱劑得前驅體，前驅體經洗滌、乾燥、焙燒後即得納米級稀土氧化物粉，其特徵在於沉澱劑為氨水和碳酸氫銨的混合液。工藝中將稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液配成0.8-1.5M，10-15％的氨水和20-25％的碳酸氫銨以1∶3-8的體積比混配，將混配液加入稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液中至PH為6-7，攪拌反應，清洗後甩幹得到的前驅體全部為鹼式碳酸鹽，將鹼式碳酸鹽於600℃-800℃下灼燒1-3小時，冷卻即得成品。
稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液酸性較大，為了減少後序沉澱劑的使用量，本發明先用氨水調節將原料料的PH調節為1-2，然後再進行沉澱反應。
本工藝製備出的鹼式碳酸鹽前驅體，晶粒細小均勻，經灼燒後的成品為單一純相，粒度均勻，分散性好，產品質量可靠，整個工藝操作簡單，生產中不需再添加分散劑，生產成本低廉。
具體實施例方式
實施例1，取1.2M的CeCl3溶液200ml，用氨水調節PH為2，將20％的碳酸氫銨溶液400ML與15％的氨水50ML混均作為沉澱劑，在CeCl3溶液中攪拌加入沉澱劑至PH值為6.5，吸去溶液，用去離子水洗滌，然後將前驅體進行離心甩幹，於600℃下灼燒1小時，所得的氧化物粒徑為35nm。
實施例2，取0.8M的LaCl3溶液200ml，用氨水調節PH為1.5，將22％的碳酸氫銨溶液400ML與12％的氨水67ML混均作為沉澱劑，在LaCl3溶液中攪拌加入沉澱劑至PH值為6，吸去溶液，用去離子水洗滌，然後將前驅體進行離心甩幹，於800℃下灼燒3小時，所得的氧化物粒徑為30nm。
實施例3，取1.5M的YCl3溶液200ml，用氨水調節PH為1，將25％的碳酸氫銨溶液400ML與10％的氨水133ML混均作為沉澱劑，在LaCl3溶液中攪拌加入沉澱劑至PH值為7，吸去溶液，用去離子水洗滌，然後將前驅體進行離心甩幹，於700℃下灼燒2小時，所得的氧化物粒徑為25nm。
實施例4，取1M的NdCl3溶液200ml，用氨水調節PH為1.2，將23％的碳酸氫銨溶液400ML與11％的氨水80ML混均作為沉澱劑，在NdCl3溶液中攪拌加入沉澱劑至PH值為6.3，吸去溶液，用去離子水洗滌，然後將前驅體進行離心甩幹，於750℃下灼燒2.5小時，所得的氧化物粒徑為25nm。
實施例5，取1M的SmCl3溶液200ml，用氨水調節PH為1.8，將20％的碳酸氫銨溶液400ML與15％的氨水100ML混均作為沉澱劑，在SmCl3溶液中攪拌加入沉澱劑至PH值為6.8，吸去溶液，用去離子水洗滌，然後將前驅體進行離心甩幹，於650℃下灼燒1.5小時，所得的氧化物粒徑為40nm。
權利要求
1.納米級稀土氧化物的製備方法，在稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液中添入沉澱劑得前驅體，前驅體經洗滌、乾燥、焙燒後即得納米級稀土氧化物粉，其特徵在於沉澱劑為氨水和碳酸氫銨的混合液。
2.根據權利要求1所述的納米級稀土氧化物的製備方法，其特徵在於將稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液的濃度為0.8-1.5M，沉澱劑混合液是由10-15％的氨水和20-25％的碳酸氫銨以1∶3-8的體積比混配而成。
3.根據權利要求1或2所述的納米級稀土氧化物的製備方法，其特徵在於將混配液加入稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液中至PH為6-7，攪拌反應，清洗後甩幹所得的鹼式碳酸鹽前驅體於600℃-800℃下灼燒1-3小時。
4.根據權利要求3所述的納米級稀土氧化物的製備方法，其特徵在於稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液先用氨水調節PH為1-2後再進行沉澱反應。
全文摘要
納米級稀土氧化物的製備方法，屬稀土新材料製備領域，在稀土元素的硝酸或鹽酸水溶液中添入沉澱劑得前驅體，前驅體經洗滌、乾燥、焙燒後即得納米級稀土氧化物粉，其中沉澱劑為氨水和碳酸氫銨的混合液，本工藝製備出的全部是鹼式碳酸鹽前驅體，晶粒細小均勻，經灼燒後的成品為單一純相，粒度均勻，分散性好，產品質量可靠，整個工藝操作簡單，生產中不需再添加分散劑，成本低廉。
文檔編號C01F17/00GK101020580SQ20061003825
公開日2007年8月22日 申請日期2006年2月13日 優先權日2006年2月13日
發明者徐建文, 趙建文, 莊建能 申請人:宜興新威集團有限公司