一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米稀土材料制备领域，具体提供了一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法。步骤如下：将含钆的无机盐水溶液与表面活性剂混合均匀，制得前驱体溶液，用碳酸钠溶液调节前驱体溶液PH值至3.5‑4，再用调配好的高纯氢氧化钠溶液将前躯体溶液的pH值调节为8.5‑9.5，通过过滤洗涤，干燥，700‑850℃高温煅烧后得到的氧化钆纳米粉体粒径为30‑60nm，BET:50‑60，分布均匀。

Preparation method of large surface area nano gadolinium oxide powder

The invention belongs to the field of preparation of nanometer rare earth materials, and in particular provides a preparation method of nanometer gadolinium oxide powder with large specific surface area. The steps are as follows: the precursor solution is prepared by mixing the inorganic salt solution containing gadolinium with the surfactant evenly, adjusting the pH value of the precursor solution to 3.5_4 with sodium carbonate solution, then adjusting the pH value of the precursor solution to 8.5_9.5 with the high purity sodium hydroxide solution, washing through filtration, drying, calcination at 700_850 C. The size of Gadolinium Oxide Nanopowders after sintering was 30 60NM, BET:50 60, and distributed evenly.

【技术实现步骤摘要】
一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法
本专利技术属于纳米稀土材料制备领域，特别涉及一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法。
技术介绍
纳米陶瓷粉体的制备是纳米陶瓷材料和其他相关纳米材料产业化的首要问题，主要制备方法有固相法、液相法和气相法。20世纪90年代以来，纳米陶瓷粉体进入了工业化发展阶段。目前我国主要采用湿化学法和气相沉积法进行工业化纳米陶瓷粉体的制备，主要产品包括CaCO3、ZnO、Al2O3、SiOx、TiO2、Si3N4和SiC等。纳米氧化钆粉体可用于各种荧光粉，原子反应堆中的中子吸收材料，磁泡材料，增感屏材料。在光学玻璃、电子工业等方面也有一定的应用，也可用作钆镓石榴石材料。目前制备纳米氧化钆粉体的工艺都存在一些问题，常用的沉淀法，需要用到铵盐作为沉淀剂，铵离子对环境有污染，对铵离子进行处理又会增加成本，同时高温煅烧时易造成颗粒变大、比表面积偏小、易存在第二相等杂相；水热法、溶胶凝胶法等方法，其产物具有化学组成精确、颗粒分布均匀，但是产量偏小，不能做到批量生产。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法。具体技术方案如下：一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，包括步骤如下：(1)配制含钆的无机盐水溶液：将高纯的含钆的无机盐溶液中加入去离子水配制成0.2-0.4mol/l浓度的含钆的无机盐水溶液；(2)将表面活性剂加入步骤(1)中的含钆的无机盐水溶液中，充分混合至均匀，制得前驱体溶液；其中，表面活性剂由无水乙醇、聚乙二醇2000和十二烷基苯磺酸钠按比例组成。本专利技术采用无水乙醇作为分散介质，聚乙二醇2000、十二烷基苯磺酸钠作为主要分散剂，由于聚乙二醇中含有大量醚键和羟基，可与纳米氧化钆水合物表面的羟基通过氢键相连，使纳米氧化钆水合物表面吸附一层PEG保护层，从而提高了纳米粒子间的空间位阻，减轻了干燥、煅烧阶段纳米粒子间的团聚现象；十二烷基苯磺酸钠可以改善反应乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系；在聚乙二醇2000和十二烷基苯磺酸钠的协同作用下，有助于制备大比表面积氧化钆粉体。(3)用调配好的碳酸钠溶液调节前驱体溶液PH值至3.5-4；(4)再用调配好的高纯氢氧化钠溶液将前躯体溶液的pH值调节为8.5-9.5充分搅拌后，陈化得到氧化钆的前驱体氢氧化钆凝胶；(5)经过板框压滤后，将步骤(4)得到的氢氧化钆凝胶通过去离子水洗涤，在真空条件下干燥；游离水和结晶水在煅烧过程中会对颗粒的均匀性产生影响，同时会使晶粒长大，形成缺陷，因此，在煅烧之前先进行真空干燥以去除游离水和结晶水。(6)将干燥后的产物放入高温电炉中700℃～850℃煅烧并保温3-5h得到大比表面积纳米氧化钆粉体。作为本专利技术的优选，步骤(1)中所述的含钆的无机盐，可以是氯化钆或硝酸钆中的一种或氯化钆和硝酸钆以1:1的质量比混合的混合物；作为本专利技术的优选，步骤(2)中所述的表面活性剂与氧化钆的质量比是质量比是0.075-0.085:1，表面活性剂中无水乙醇、聚乙二醇2000、十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:0.3-0.4:0.2-0.3。这个比例是经过多次试验得出的结果，经过表征：颗粒的形貌、BET都能达到预期，表面活性剂的量偏少的话不能达到分散的效果，表面活性剂的量偏多的话会导致粉体粒径急剧增大，自发形成二次颗粒，使最后得到的粉体颗粒较大。作为本专利技术的优选，步骤(3)中碳酸钠溶液浓度优选0.5-1mol/l；作为本专利技术的优选，步骤(4)中高纯氢氧化钠溶液优选0.3-0.6mol/l；本专利技术用碳酸钠溶液调节前驱体溶液PH值至3.5-4是为了平衡YCl3溶液的酸值，YCl3溶液PH值＜(3.5-4)时H+偏多，如果不调节PH，氢氧化钠溶液加入后会先和H+反应，而不是和YCl3溶液反应，导致氢氧化钠溶液用量不足，使反应不完全，会使颗粒生长不均匀，形成缺陷。然后再调节PH值至8.5-9.5是为了使体系完全反应，使晶粒均匀成长。如果直接加入过量的氢氧化钠溶液防止氢氧化钠溶液用量不足会使反应体系PH偏高，容易使颗粒在生长过程中造成颗粒团聚。作为本专利技术的优选，步骤(4)中陈化时间为3-5小时；作为本专利技术的优选，步骤(5)中去离子水水温为50-60℃；作为本专利技术的优选，步骤(5)中在真空条件下干燥4-6小时，干燥温度为100℃，真空度为90.5-95.8KPa；作为本专利技术的优选，步骤(6)煅烧温度700℃～850℃，保温时间3-5h；有益效果：(1)本专利技术采用的复合表面活性剂由多种分散剂组成，相互之间能够协同作用，从而提高颗粒的分散性，防止颗粒团聚，有利于最终产品粒径以及粒径分布的控制；(2)采用碳酸钠、氢氧化钠沉淀不会对环境造成污染，解决了用铵盐沉淀带来的环境污染和成本偏高的问题；(3)高温煅烧前采取真空干燥，可以降低物料中的水分，使物料在煅烧过程中粉体颗粒不易发生团聚，提高颗粒的均匀性；(4)本专利技术合成的纳米氧化钆粉体粒径在30～60nm之间，BET:50-60，分布均匀粉体粒度较小且分散均匀。附图说明图1为实施例1得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图2为实施例2得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图3为实施例3得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图4为实施例4得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图5为实施例5得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图6为对比实施例1得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图7为对比实施例2得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图8为对比实施例3得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图9为对比实施例4得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。图10为对比实施例5得到的氧化钆纳米粉体的SEM图。具体实施方式实施例1一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，包括步骤如下：(1)配制含钆的无机盐水溶液：取1.6mol/L氯化钆溶液68.97L(氧化钆20kg)放入反应罐中，加入482.8L去离子水，配制成0.2mol/L浓度的氯化钆溶液；(2)分别取无水乙醇:1kg，聚乙二醇2000:0.3kg，十二烷基苯磺酸钠：0.3kg，将聚乙二醇2000和十二烷基苯磺酸钠分别加入无水乙醇中充分搅拌，调配表面活性剂；(3)将调配好的表面活性剂加入氯化钆溶液中，充分混合至均匀；(4)取碳酸钠0.8kg，加入7.55L去离子水充分溶解后,配制成1mol/L的碳酸钠溶液，将碳酸钠溶液以0.5L/min的流量加入氯化钆溶液中，调节PH值至4；(5)取高纯氢氧化钠粉体7.2kg，加入300L去离子水充分溶解后,配制成0.6mol/l氢氧化钠溶液，然后将氢氧化钠溶液以2L/min的流量加入反应罐中，调节pH值为9.5，充分搅拌后，陈化4小时；(6)用板框压滤机通过去离子水洗涤，在真空条件下干燥5小时，干燥温度为100℃，真空度为90.3-95.6KPa；(7)将干燥后的产物放入高温电炉中850℃煅烧，保温3h，得到纳米氧化钆粉体。本实施例得到的氧化钆纳米粉体如图1所示，由图可知，氧化钆纳米粉体粒径为30-60nm，分布均匀，检测BET：54m2/g。实施例2(1)配制含钆的无机盐水溶液：取1.6mol/L氯化钆溶液68.97L(氧化钆20kg)放入反应罐中，加入298.9L去离子水，配制成0.3mol/L氯化钆溶液；(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)将高纯的含钆的无机盐溶液中加入去离子水配制成0.2‑0.4mol/l浓度的含钆的无机盐水溶液；(2)将表面活性剂加入步骤(1)中的含钆的无机盐水溶液中，充分混合至均匀，制得前驱体溶液；其中，表面活性剂由无水乙醇、聚乙二醇2000和十二烷基苯磺酸钠组成；(3)用调配好的碳酸钠溶液调节前驱体溶液PH值至3.5‑4；(4)再用调配好的高纯氢氧化钠溶液将前躯体溶液的pH值调节为8.5‑9.5，充分搅拌后，陈化得到氢氧化钆凝胶；(5)经过板框压滤后，通过去离子水洗涤氢氧化钆凝胶，在真空条件下进行干燥；(6)将干燥后的产物放入高温电炉中煅烧并保温得到大比表面积纳米氧化钆粉体。

【技术特征摘要】
1.一种大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)将高纯的含钆的无机盐溶液中加入去离子水配制成0.2-0.4mol/l浓度的含钆的无机盐水溶液；(2)将表面活性剂加入步骤(1)中的含钆的无机盐水溶液中，充分混合至均匀，制得前驱体溶液；其中，表面活性剂由无水乙醇、聚乙二醇2000和十二烷基苯磺酸钠组成；(3)用调配好的碳酸钠溶液调节前驱体溶液PH值至3.5-4；(4)再用调配好的高纯氢氧化钠溶液将前躯体溶液的pH值调节为8.5-9.5，充分搅拌后，陈化得到氢氧化钆凝胶；(5)经过板框压滤后，通过去离子水洗涤氢氧化钆凝胶，在真空条件下进行干燥；(6)将干燥后的产物放入高温电炉中煅烧并保温得到大比表面积纳米氧化钆粉体。2.如权利要求1所述的大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含钆的无机盐为氯化钆或硝酸钆，或氯化钆和硝酸钆以1:1的质量比混合的混合物。3.如权利要求1所述的大比表面积纳米氧化钆粉体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晔，
申请(专利权)人：常州市卓群纳米新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32