一种稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法和应用，所述制备方法为：（1）将稀土盐或碱土盐与硼源混合均匀后，在真空或惰性气氛下，进行升温加热反应，冷却至室温，得初产物；（2）将初产物在水中进行乳化处理，超声振荡，过滤或离心，水洗，在水洗产物中加入碱性水溶液，乳化处理，超声振荡，得水相分散体；或将水洗产物醇洗除水后，加入有机溶剂，乳化处理，超声振荡，得有机相分散体。将所述液相分散体应用于制备透明隔热涂料、太阳能光热转换纳米流体和海水淡化器件。本发明专利技术方法所得液相分散体静置12个月不沉降，分散性好，稳定性好。本发明专利技术方法工艺简单，成本低，无需干燥，不添加任何分散剂或表面处理剂，可实现工业化生产。可实现工业化生产。可实现工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法和应用
[0001]本专利技术具体涉及一种稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法和应用。
技术介绍
[0002]具有CsCl型立方晶体结构的稀土和碱土六硼化物（MB6）不仅具有熔点高、硬度大、化学稳定性强的特点，它们还具有各自的功能性。其中，带有一个富裕电子的三价稀土六硼化物（LaB6、CeB6和PrB6等）还具有低挥发性，低逸出功等特点，不仅是工业上成熟应用的具有优越热电子发射性能的阴极材料，而且也是一种理想的场发射阴极材料；混合价化合物SmB6具有拓扑近藤绝缘体性质；二价稀土六硼化合物 EuB6是窄带隙半导体；二价碱土六硼化物（CaB6、SrB6和BaB6）可用于热电材料。特别是，三价稀土六硼化物（YB6、LaB6和GaB6等）纳米材料具有局域表面等离共振吸收光波长为800～2500 nm的近红外辐射，同时，对整个太阳辐射均有很强的吸收，因而，不仅可以应用于窗用透明太阳辐射屏蔽材料，而且还可用于太阳能光热转换及海水淡化方面。但是，传统的制备是先制备固态的稀土或碱土六硼化物纳米粉体，再添加表面处理剂，通过球磨对其进行表面改性，制备出液相分散体，而此类方法制备的稀土或碱土六硼化物纳米颗粒在改性前就会发生部分团聚，使得改性后的粒径大且分布不均匀，难以实现稀土或碱土六硼化物纳米材料的单分散，造成其分散性能不好，很难实现稀土或碱土六硼化物的吸收特性和高效太阳能吸收性能。因此，稀土或碱土六硼化物分散体的分散性和稳定性成为其应用中的关键性指标。
[0003]CN 106395843 A和文献（Powder Technology,2018,323:203-207）公开了一种六硼化镧粉体的制备及其烧结性能研究，是将镧源、硼源和熔盐混合加热后，通过洗涤、过滤和干燥，制备六硼化镧纳米粉体。但是，该方法会在纳米颗粒表面易形成一层氧化镧、氧化硼或不定型硼，从而影响其水性分散体的分散稳定性。
[0004]CN 1923686 A公开了一种纳米六硼化物纳米粉末的制备方法，是将稀土或碱土源与硼源混合，在高压釜中高压反应制备。但是，该方法需密封高压，不易工业化生产；另外，由于是密封反应，会造成稀土或碱土源与硼源不易形成纳米粉体中的硼缺陷，使得纳米颗粒表面带正电，从而难以制备水性分散体；稀土或碱土源还很容易吸水，容易生成部分杂质稀土或碱土硼酸盐。
[0005]CN 106009884 A公开了一种六硼化镧纳米隔热水性浆料及其制备方法，是通过添加不同活性剂来改善六硼化镧纳米粒子的表面活性，实现纳米六硼化镧隔热水性浆料的制备。但是，无法实现在不添加分散剂的情况下，直接将纳米六硼化镧分散在水中。
[0006]综上可知，现有方法制备的稀土六硼化物，必须通过酸洗才能去除其中的杂质硼酸稀土，且为了保证其配制的分散体的稳定性，必须在其中加入表面处理剂，而干燥后形成的硬团聚，使得改性后的颗粒粒径大，且分布不均匀，严重影响分散性。因此，亟待找到一种工艺简单，成本低，无需干燥，不添加任何分散剂，且所得分散体分散性和稳定性极好的稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法。
技术实现思路
[0007]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，成本低，无需干燥，不添加任何分散剂，可实现工业化生产，且所得分散体分散性和稳定性极好，近红外吸收和散射能力强的稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法和应用。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，包括以下步骤：（1）将稀土盐或碱土盐与硼源混合均匀后，在真空或惰性气氛下，进行升温加热反应，冷却至室温，得初产物；（2）将步骤（1）所得初产物在水中进行乳化处理，超声振荡，过滤或离心，水洗，在水洗产物中加入碱性水溶液，乳化处理，超声振荡，得稀土或碱土六硼化物水相分散体；或将水洗产物醇洗除水后，加入有机溶剂，乳化处理，超声振荡，得稀土或碱土六硼化物有机相分散体。
[0009]优选地，步骤（1）中，所述稀土盐中的稀土元素或碱土盐中的碱土元素与硼源中的硼元素的摩尔比为1:2～12（更优选1:5～10）。由于硼源易分解成气相后流失掉，因此，硼源用量较稀土或碱土元素可适当过量，但不管是过量还是不过量，均会造成合成的纳米六硼化物粉体中存在硼缺陷，从而使六硼化物纳米颗粒表面带正电。
[0010]优选地，步骤（1）中，所述稀土盐为氯化稀土、氯氧化稀土、氟化稀土或溴化稀土等中的一种或几种。更优选地，所述稀土盐为氯化稀土和/或氯氧化稀土。氯化稀土和氯氧化稀土的熔点低，更容易形成液相，并且易还原，合成的六硼化物纳米颗粒粒径小，从而有利于分散。所述稀土盐中的稀土元素为原子序数为57～71的稀土金属元素及金属元素Sc和金属元素Y中一种或几种。
[0011]优选地，步骤（1）中，所述碱土盐为氯化碱土、氯氧化碱土、氟化碱土或溴化碱土等中的一种或几种。更优选地，所述碱土盐为氯化碱土和/或氯氧化碱土。所述碱土盐中的碱土元素为钙、锶或钡元素中的一种或几种。
[0012]优选地，步骤（1）中，所述硼源为碱金属硼氢化合物。
[0013]优选地，所述碱金属硼氢化合物为NaBH4、KBH4或LiBH4等中的一种或几种。
[0014]优选地，步骤（1）中，所述真空的真空度为0～100Pa。
[0015]优选地，步骤（1）中，所述惰性气氛为氩气和/或氦气。本专利技术方法所使用的惰性气氛为纯度≥99.9%的高纯气体。
[0016]优选地，步骤（1）中，所述升温加热反应的具体操作为：先以5～20 ℃/min的速率升温至300～400℃，保温1～5h，再以1～30 ℃/min的速率升温至400～1200℃（更优选600～1000℃），保温1～10h。本专利技术方法先在较低温度300～400℃下保温，是为了充分去除剩余的水分，所述水分主要来源于：一是，原料中含有的水分；二是，混料过程中较易吸水的稀土盐或碱土盐所吸收的空气中的水分；水分若残留过多，容易生成硼酸稀土或硼酸碱土，这不仅严重影响六硼化物纳米材料的纯度，而且必须酸洗才能去掉，而酸洗又会破坏六硼化物纳米颗粒的表面电荷，从而严重影响稀土或碱土六硼化物在水中的分散。
[0017]优选地，步骤（1）中，所述冷却是以5～40 ℃/min（更优选10～30 ℃/min）的速率冷却至室温。
[0018]优选地，步骤（1）中，在所述稀土盐或碱土盐与硼源中，加入相当于其总质量1～20
倍（更优选1～10倍）的低熔点介质。
[0019]优选地，所述低熔点介质为低熔点单质金属或低熔点熔盐。
[0020]优选地，所述低熔点单质金属为单质Sn、单质In或单质Bi等中的一种或几种。所述低熔点单质金属的熔点低于300 ℃，有利于降低反应温度。通过低熔点单质金属提供的高温金属液相环境，一方面，可减少因硼源受热分解生成硼烷的流失，从而使稀土盐或碱土盐和硼源反应更快、更充分，提高产率，适合于工业生产；另一方面，巧妙地解决了现有固相反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将稀土盐或碱土盐与硼源混合均匀后，在真空或惰性气氛下，进行升温加热反应，冷却至室温，得初产物；（2）将步骤（1）所得初产物在水中进行乳化处理，超声振荡，过滤或离心，水洗，在水洗产物中加入碱性水溶液，乳化处理，超声振荡，得稀土或碱土六硼化物水相分散体；或将水洗产物醇洗除水后，加入有机溶剂，乳化处理，超声振荡，得稀土或碱土六硼化物有机相分散体。2.根据权利要求1所述稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述稀土盐中的稀土元素或碱土盐中的碱土元素与硼源中的硼元素的摩尔比为1:2～12；所述稀土盐为氯化稀土、氯氧化稀土、氟化稀土或溴化稀土中的一种或几种；所述碱土盐为氯化碱土、氯氧化碱土、氟化碱土或溴化碱土中的一种或几种；所述硼源为碱金属硼氢化合物；所述碱金属硼氢化合物为NaBH4、KBH4或LiBH4中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述真空的真空度为0～100Pa；所述惰性气氛为氩气和/或氦气。4.根据权利要求1～3之一所述稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述升温加热反应的具体操作为：先以5～20 ℃/min的速率升温至300～400℃，保温1～5h，再以1～30 ℃/min的速率升温至400～1200℃，保温1～10h；所述冷却是以5～40 ℃/min的速率冷却至室温。5.根据权利要求1～4之一所述稀土或碱土六硼化物液相分散体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，在所述稀土盐或碱土盐与硼源中，加入相当于其总质量1～20倍的低熔点介质；所述低熔点介质为低熔点单质金属或低熔点熔盐；所述低熔点单质金属为单质Sn、单质In或单质Bi中的一种或几种；所述低熔点熔盐为LiCl、KCl、NaCl或ZnCl2中的一种或几种。6.根据权利要求1～5之一...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖立华，
申请(专利权)人：肖立华，
类型：发明
国别省市：
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