本发明专利技术涉及一种含氟稀土复合氧化物的组成及制备方法，其特征在于以稀土混合盐为原料，加入沉淀剂先制得稀土混合物沉淀，然后加氟化剂恒温氟化，经过滤、干燥和焙烧后，制得含氟稀土复合氧化物粉体。在制备的粉体中，CeO2含量20~99.9%，其余为含氟的稀土复合氧化物RE1O2·RE2OF·RE3F3（RE1为Ce，RE2和RE3为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆中的一种或一种以上）；其结构形式为壳式纳米小球，含氟的复合氧化物包裹于氧化铈纳米核上。通过本发明专利技术的方法制备的含氟稀土复合氧化物粉体，粒度分布均匀、少团聚，制备方法及后处理简单，容易实现工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于无机材料制备领域。
技术介绍
稀土元素具有丰富的未充满电子的4f轨道和能级结构，从而赋予稀土元素独特的化学性质，从而使其在许多领域中得到广泛的用途。在众多的稀土氧化物产品中，稀土氧化物粉体就是其中非常重要的一类，例如氧化铈或铈锆氧化物固溶体是机动车尾气净化三效催化剂中重要的储氧材料；铈基氧化物粉体或含氟氧化铈复合氧化物粉体是重要的抛光材料；纳米稀土氧化物粉体是重要的橡胶填充剂；还有在各种陶瓷的制备中，根据不同的用途，也需要各式各样的纳米稀土粉体作为原料，等等。但是，任何一种稀土氧化物粉体由于使用的领域不同，对其组成和性能有不同的要求，因此，在稀土氧化物粉体的制备中，一是涉及其组成，二是涉及其制备技术。由于稀土氧化物粉体制备技术的重要性，研究者们为此开展大量的研究工作，包括组成对性能的影响，制备方法及参数对其性能的影响。在这些稀土氧化物粉体中，使用最广的应该是纳米氧化铈或氧化铈基复合氧化物，因此对其开展研究也比较广泛和深入。目前用于稀土氧化物制备的方法也有多种，常用的有沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、喷雾热解法及机械化学反应法等。研究发现不同原料、不同制备方法制备的稀土氧化物(如氧化铈)具有明显不同的理化性质。然而，在这些常用的制备稀土氧化物的方法中，也存在或多或少的问题，如用共沉淀法规模化产生稀土复合氧化物时，为了获得高比表面的复合氧化物，所用沉淀剂基本上为氨水、碳酸氢铵等碱类，因此每年将生产大量的氨氮废水，对环境造成严重污染。另外一方面为处理氨氮废水，需要增加额外昂贵的环保设备投资和废水处理运行成本。为此，本专利技术的制备技术取消了氨氮沉淀体系，采用碳酸钠或氢氧化钠代替氨水、碳酸氢铵生产稀土碳酸盐。对于含氟稀土复合氧化物的制备方法，通常都是先制备得到稀土碳酸盐和稀土氟化物，然后混合研磨，焙烧而成。专利(CN101155891A)公开了一种可作为抛光粉使用的含氟稀土复合氧化物的制备方法，包括以下步骤:在含铈的轻稀土盐的水溶液中添加沉淀剂，使轻稀土盐析出，得到含有轻稀土盐颗粒的浆液A ;在含有轻稀土盐颗粒的浆液中添加氟化剂，使轻稀土盐与氟化剂反应，得到含轻稀土氟化物粒子的浆液B ;将浆液A和浆液B混合后得到混合浆液，经干燥和焙烧后得到含氟稀土复合氧化物。专利(CNlO 1010402A)公开了一种制备含氟稀土复合氧化物的方法，将氧化稀土与氟化稀土混合，经研磨、干燥、焙烧、分级制备处理后就可制备含氟稀土复合氧化物。该方法要同时使用氟化物与氧化物的混配工艺，在混配前，要对两种颗粒进行预焙烧处理，因此该方法存在二次烧结的现象，部分颗粒经过二次焙烧后会产生异常的生长，形成局部的粗大颗粒，从而在其抛光使用过程中造成表面划伤。为了克服或解决上述所存在的问题，本专利技术公开了一种直接采用氟化稀土混合沉淀物的方法，然后经老化、干燥和焙烧后制得氟化稀土复合氧化物的制备方法，从而减少了分别制备稀土氧化物和氟化稀土氧化物、然后进行混合研磨的步骤，通过本专利技术的方法可制得含氟稀土复合氧化物的纳米粉体，且粒度分布均匀、团聚少，制备方法及后处理简单，容易实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。其特征在于以稀土混合盐为原料，加入沉淀剂先制得稀土混合沉淀，然后加氟恒温氟化，过滤、干燥及焙烧制得含氟稀土复合氧化物纳米粉体。本专利技术所述的一种含氟稀土复合氧化物的组成，其特征是&02和RE1O2.RE2OF.RE3F3 (RE为稀土的代号，Rare Earth)的复合物，其中CeOj^重量为20.0-99.9%，其余为含 F 的稀土复合氧化物 RE1O2.RE2OF.RE3F3,其中 RE1^ Ce，RE 2和 RE 3为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆中的一种或一种以上；含氟的复合氧化物为壳式纳米小球，含氟的复合氧化物包裹于氧化铈纳米核上； 本专利技术所述的含氟稀土复合氧化物的制备方法包含以下几个过程: (O将称量的稀土盐混合物，溶解或均匀分散在去离子水中，浓度为0.2-0.6mol/L ；(2)在可溶性稀土盐的水溶液或悬浮液中加入沉淀剂使可溶性离子产生沉淀；(3)将上述固体-水混合物置于油浴中升至一定的温度后加入计量的氟化剂恒温氟化；(4)静置老化后，经干燥、焙烧制得含氟稀土复合氧化物。在上述的制备方法中，其特征在于所述的稀土盐为氯化物、硝酸盐或碳酸盐；稀土盐混合物为铈盐和其他稀土盐的混合物；所述的其他稀土为镧、镨、钕、钷、钐、铕、钆中的一种或一种以上；铈盐与其他稀土盐的摩尔比为1/10 ~ 10/1。所述的沉淀剂为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或一种以上； 所述的氟化温度为20~110°C，氟化时间1~12小时；氟化剂为氟化铵或氟化钠或二者的混合物；加入氟化物的摩尔量为稀土(铈除外)摩尔量的1~ 7倍； 所述的静置老化时间为1~48小时；焙烧温度为450 ~ 1200°C，焙烧时间为2 ~ 7小时。采用本专利技术公开的制备方法所制备的含氟稀土复合氧化物的D5。为0.3 -5.0μπι，比表面积为2~ 10m2/g。本方法所制备的含氟复合氧化物可以用做玻璃材料的抛光材料，切削率可以达到0.11 mg/(cm2.min)，划痕合格率在95%以上；作为填充剂添加到橡胶中可以大大提高其耐磨性能。具有粒度分布均匀、团聚少、生产成本低，工艺过程简单等特点。【具体实施方式】以下用实施案例对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不受这些实施案例的限制。实施例1: 称取 17.37g (0.04mol)硝酸铈(Ce (NO3)3.6H20)和 3.25g (0.0lmol)硝酸镧(La(NO3)3.ηΗ20)，搅拌下溶解于250mL的水中(溶液浓度为0.2mol/L),加入8.0Og碳酸钠使其完全沉淀，油浴升温至90°C，加入1.26g氟化钠恒温氟化2小时，静置老化2小时后经干燥，900°C焙烧2小时后制得镧/铈摩尔比为1:4、氟/镧摩尔比为3:1的含氟稀土复合氧化物粉体。实施例2: 与实施例1相比较，不同之处在于用16.68 g (0.04mol)硝酸镨(Pr(NO3)3AH2O)替代3.25 g硝酸镧和硝酸铺改用4.34 g (0.01 mol)，氟化钠改用5.04g，其他过程与操作条件与实施例1相同，所得含氟稀土复合氧化物的镨/铈摩尔比为4:1，氟/镨摩尔比为3:1。实施例3: 与实施例1相比较，不同之处在于水量从250mL减至100 mL，即溶液浓度从0.2mol/L增加到0.5mol/L，其他过程与操作条件与实施例1相同，所得含氟稀土复合氧化物镧/铈摩尔比为1: 4，氟/镧摩尔比为3:1。实施例4: 与实施例1相比较，不同之处在于沉淀剂用12.60 g碳酸氢钠代替8.0Og碳酸钠，其他过程与操作条件与实施例1相同，所得含氟稀土复合氧化物的镧/铈摩尔比为1: 4，氟/镧摩尔比为3:1。实施例5: 与实施例1相比较，不同之处在于用6.30 g碳酸钠和3.0Og氢氧化钠混合物代替8.0Og碳酸钠，其他过程与操作条件与实施例1相同，所得含氟稀土复合氧化物的镧/铈摩尔比为1: 4，氟/镧摩尔比为3:1。实施例6: 与实施例1相比较，不同之处在于油浴温度由90°C降为30°C，其他过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含氟稀土复合氧化物的组成及制备方法，其特征在于复合氧化物的主要成分为CeO2和RE1O2·RE2OF·RE3F3（RE为稀土的代号，Rare Earth），其中CeO2的重量为20.0~99.9%，其余为含氟的复合氧化物为RE1O2·RE2OF·RE3F3，其中RE1为Ce，RE2和RE3为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆中的一种或一种以上；含氟的复合氧化物为壳式纳米小球，含氟的复合氧化物包裹于氧化铈纳米核上；所述的含氟稀土复合氧化物的制备方法包含以下几个过程：（1）将称量的稀土盐混合物，溶解或均匀分散在去离子水中，浓度为0.2~0.6mol/L；（2）在可溶性稀土盐的水溶液或悬浮液中加入沉淀剂使可溶性离子产生沉淀；（3）将上述固体‑水混合物置于油浴中加热至一定的温度后，加入计量的氟化剂恒温氟化；（4）静置老化后，经干燥、焙烧制得含氟稀土复合氧化物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢冠忠，杨晓宾，王筠松，郭耘，郭杨龙，王艳芹，龚学庆，詹望成，王丽，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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