纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备法制造技术

一种纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备法，以稀土无机盐及其配体为原料，工艺步骤依次为配料、混料、球磨固相化学反应制备前驱物、前驱物除杂、前驱物干燥和前驱物中温热分解。稀土无机盐为铈盐或镧盐或镨盐或钕盐或铽盐；配体有无机配体和有机配体，无机配体为草酸或草酸钠或碳酸氢钠或碳酸氢钾或碳酸钾或碳酸钠或醋酸钾或醋酸钠，有机配体为８－羟基喹啉或乙二胺四乙酸钠或酒石酸钾钠或氨基酸或二苯甲酰。此种方法采用球磨固相化学反应制备前驱物，不仅简化了工序、节约了溶剂，保护了环境，而且使热分解温度降低至２５０～４００℃，有利于节能和降低成本。此种方法制备的稀土氧化物粉末粒度分布为１０～３０ｎｍ，纯度达９９％以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备方法。
技术介绍
申请号为91110578.6的中国专利公开了一种氧化铈的制备方法，该方法以含铈的混合稀土为原料，工艺步骤依次为(1)将混合稀土中的Ce3+全部氧化为Ce4+，然后用硫酸溶解制得混合稀土硫酸料液；(2)在混合稀土硫酸料液中加入硫酸钠，反应生成少铈RE3+的复盐沉淀；(3)在过滤复盐沉淀所得的滤液中加入硫酸亚铁反应生成硫酸铈钠复盐沉淀；(4)过滤后的沉淀与烧碱反应转化成氢氧化铈；(5)将氢氧化铈用盐酸溶解成氧化铈再加入草酸生成草酸盐沉淀；(6)过滤后的草酸盐沉淀在800℃灼烧成氧化铈。申请号为98106748.4的中国专利申请公开了一种稀土氧化物纳米荧光粉及其制备方法，其技术方案是采用尿素均相沉淀法与超声化学法相结合制造前驱体，该前驱体在900～1500℃空气中分解，灼烧0.5～3小时，即可得到纳米荧光粉。从上述两份中国专利申请的内容可以看出，它们均是通过液相化学反应制备前驱体或前驱物，且前驱物或前驱体的热分解在高温下完成，因而不仅需大量溶剂，工序繁多，而且导致能耗增大，成本提高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备法，此种方法不仅简化了工艺，而且热分解温度为中温，有利于节约能源。本专利技术的机理是球磨过程中产生的机械力破碎固相反应物，增加反应物比表面，提高反应物接触面和反应速率，因此也就提高了成核速率和核长大速率的比值，能制备出微细、均匀的前驱物，以至在中温条件下分解获得纯度很高的纳米级稀土氧化物粉末。本专利技术提供的方法以稀土无机盐及其配体为原料，工艺步骤依次如下 1、配料稀土无机盐与配体的摩尔比为1∶2～8；2、混料将符合比例的稀土无机盐、配体进行混合，直至均匀为止；3、球磨固相化学反应制备前驱物将稀土无机盐和配体的混合物进行球磨，使其在球磨状态下发生化学反应生成前驱物，球磨时加入润滑剂，润滑剂的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨在室温、常压下进行，直至稀土无机盐和配体完全发生固相化学反应为止；4、前驱物除杂前驱物除杂采用洗涤过滤法；5、前驱物干燥前驱物干燥采用自然风干或在30～40℃烘干；6、前驱物中温热分解前驱物热分解的温度控制在250～400℃，时间为2～4小时，其产物即为纳米稀土氧化物。上述方法中，稀土无机盐为铈盐或镧盐或镨盐或钕盐或铽盐；配体有无机配体和有机配体，无机配体为草酸或草酸钠或碳酸氢钠或碳酸氢钾或碳酸钾或碳酸钠或醋酸钾或醋酸钠，有机配体为8-羟基喹啉或乙二胺四乙酸钠或酒石酸钾钠或氨基酸或二苯甲酰；球磨时所加入的润滑剂为乙醇或丙酮。本专利技术提供的方法制备的纳米稀土氧化物，其粉末粒子为球型，粉末粒度分布为10～30nm，纯度99％以上(在XRD图谱上无任何杂质峰)。本专利技术具有以下优点和积极效果1、由于在球磨状态进行化学反应，可使反应物快速粉碎，增加反应物的表面积，提高反应物的接触面和固相粒子的扩散速度，因而化学反应速度加快，化学反应时间缩短。2、由于采用固相化学反应制备前驱物，因而避免了把反应物配制成溶液，这样不仅简化了工序，节约了溶剂，而且有利于操作人员工作，并减小了环境污染。3、固相化学反应，能保持反应物浓度恒定，致使成核速率远远大于核长大速率，因而易形成细小微粒的前驱物，为获得纳米粉体创造了条件。4、所获得的前驱物在250～400℃的温度条件下分解，与现有技术相比，可节约能源，降低成本。四附图说明图1是根据本专利技术所提供的纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备法的一种工艺流程图。五具体实施例方式实施例1本实施例中，稀土无机盐为硝酸铈，配体为草酸钠，工艺流程如图1所示，依次有以下步骤(1)配料硝酸铈与草酸钠的摩尔比为1∶4；(2)混料将硝酸铈、草酸钠进行混合，直至均匀为止；(3)球磨固相化学反应制备前驱物将硝酸铈和草酸钠的混合物置于星形球磨机中并加入润滑剂乙醇进行球磨，乙醇的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨机的转速控制在230转/分钟，球磨在室温、常压下进行，20分钟即可使硝酸铈与草酸钠完全发生化学反应生成前驱物草酸铈；(4)前驱物除杂草酸铈除杂采用洗涤过滤法，洗涤剂为乙醇，洗涤过滤三次即可；(5)前驱物干燥除杂后的草酸铈采用自然风干，时间为8小时(10～15℃)；(6)前驱物中温热分解将风干后的草酸铈置于马弗炉中，温度控制在310℃，时间为3小时即可完成热分解，获得纳米氧化铈。实施例2本实施例中，稀土无机盐为硝酸铈铵，配体为草酸，工艺流程如图1所示，依次有以下步骤 (1)配料硝酸铈铵与草酸的摩尔比为1∶4；(2)混料将硝酸铈铵、草酸进行混合，直至均匀为止；(3)球磨固相化学反应制备前驱物将硝酸铈铵和草酸的混合物置于星形球磨机中并加入润滑剂乙醇进行球磨，乙醇的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨机的转速控制在270转/分钟，球磨在室温、常压下进行，15分钟即可使硝酸铈铵与草酸完全发生化学反应生成前驱物草酸铈；(4)前驱物除杂草酸铈除杂采用洗涤过滤法，洗涤剂为乙醇，洗涤过滤三次即可；(5)前驱物干燥除杂后的草酸铈采用自然风干，时间为6小时(15～25℃)；(6)前驱物中温热分解将风干后的草酸铈置于马弗炉中，温度控制在310℃，时间为3小时即可完成热分解，获得纳米氧化铈。实施例3本实施例中，稀土无机盐为氯化铈，配体为碳酸氢钠，工艺流程如图1所示，依次有以下步骤(1)配料氯化铈与碳酸氢钠的摩尔比为1∶8；(2)混料将氯化铈、碳酸氢钠进行混合，直至均匀为止；(3)球磨固相化学反应制备前驱物将氯化铈和碳酸氢钠的混合物置于星形球磨机中并加入润滑剂乙醇进行球磨，乙醇的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨机的转速控制在250转/分钟，球磨在室温、常压下进行，25分钟即可使氯化铈和碳酸氢钠完全发生化学反应生成前驱物碳酸氢铈；(4)前驱物除杂碳酸氢铈除杂采用洗涤过滤法，洗涤剂为丙酮，洗涤过滤三次即可；(5)前驱物干燥除杂后的碳酸氢铈在40℃烘干，时间为3小时；(6)前驱物中温热分解将烘干后的碳酸氢铈置于马弗炉中，温度控制在340℃，时间为3小时即可完成热分解，获得纳米氧化铈。实施例4本实施例中，稀土无机盐为硫酸铈，配体为8-羟基喹啉，工艺流程如图1所示，依次有以下步骤(1)配料硫酸铈与8-羟基喹啉的摩尔比为1∶4；(2)混料将硫酸铈、8-羟基喹啉进行混合，直至均匀为止；(3)球磨固相化学反应制备前驱物将硫酸铈和8-羟基喹啉的混合物置于星形球磨机中并加入润滑剂乙醇进行球磨，乙醇的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨机的转速控制在270转/分钟，球磨在室温、常压下进行，20分钟即可使硫酸铈和8-羟基喹啉完全发生化学反应生成前驱物铈-8羟基喹啉；(4)前驱物除杂铈-8羟基喹啉除杂采用洗涤过滤法，洗涤剂为乙醇，洗涤过滤三次即可；(5)前驱物干燥除杂后的铈-8羟基喹啉在40℃烘干，时间为3小时；(6)前驱物中温热分解将烘干后的铈-8羟基喹啉置于马弗炉中，温度控制在380℃，3小时即可完成热分解，获得纳米氧化铈。实施例5本实施例中，稀土无机盐为氯化镧，配体为草酸，工艺流程如图1所示，依次有以下步骤 (1)配料氯化镧与草酸的摩尔比为1∶3；(2)混料将氯化镧、草酸进行混合，直至均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米稀土氧化物的球磨固相化学反应制备法，其特征在于以稀土无机盐及其配体为原料，工艺步骤依次如下：（１）配料稀土无机盐与配体的摩尔比为１∶２～８，（２）混料将符合比例的稀土无机盐、配体进行混合，直至均匀为止，（３）球磨 固相化学反应制备前驱物将稀土无机盐和配体的混合物进行球磨，使其在球磨状态下发生化学反应生成前驱物，球磨时加入润滑剂，润滑剂的加入量以被球磨物保持分散态为限，球磨在室温、常压下进行，直至稀土无机盐和配体完全发生固相化学反应为止，（４） 前驱物除杂（５）前驱物干燥（６）前驱物中温热分解前驱物热分解的温度控制在２５０～４００℃，时间为２～４小时，其产物即为纳米稀土氧化物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄稼，朱达川，涂铭旌，迟燕华，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]