一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土材料領(lǐng)域，尤其涉及一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)在稀土資源和產(chǎn)量方面，在世界上均占有優(yōu)勢(shì)，稀土納米材料及應(yīng)用已成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)，其原因在于該材料集稀土特性和納米特性于一體，必然會(huì)開創(chuàng)出非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具有的綜合優(yōu)良特性，其應(yīng)用前景巨大。稀土氧化物作為發(fā)光材料、磁性材料、超導(dǎo)體、高性能陶瓷、紫外線吸收劑、精密拋光材料等在功能材料的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。超細(xì)稀土氧化物粉體是稀土納米材料的重要組成部分，由于其具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，超細(xì)稀土氧化物粉體將是21世紀(jì)的新材料。
[0003]到目前為止，超細(xì)稀土氧化物粉體制備工藝的研究已基本成熟，但要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需對(duì)工藝進(jìn)一步的探索和優(yōu)化。超細(xì)稀土氧化物粉體合成工藝的研究主要為了解決兩方面問題:其一是獲得了盡可能尺寸小且均勻的超細(xì)粒子；其二是滿足工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)超微粉末的制備工藝按性質(zhì)可分為物理法和化學(xué)法，而按物質(zhì)狀態(tài)分別有固相法、液相法和氣相法。
[0004]用固相法制造超細(xì)稀土氧化物粉體難以控制粒子的形狀，不利于粉體的純制和細(xì)化，且需要較為嚴(yán)格的控制條件，因此未能在工業(yè)上進(jìn)行采用。
[0005]液相法因具有制備形式多樣、操作簡(jiǎn)單和粒度可控等優(yōu)點(diǎn)，常見用于制備稀土氧化物納米粉末的液相法有溶劑蒸發(fā)法、水解法、溶膠-凝膠法、(高壓)水熱法、沉淀法、溶液燃燒合成法等。
[0006]其中，溶劑蒸發(fā)法具有較大的工藝潛力，但只適用于可溶性鹽，且對(duì)工藝設(shè)備具有較高的要求，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
[0007]水解法制備納米級(jí)稀土氧化物粉體具有納米顆粒分布均勻、純度高、形狀易控制等優(yōu)點(diǎn)，但工藝中需球磨，容易使粉末不純。
[0008]溶膠-凝膠法制備納米級(jí)稀土氧化物粉體具有反應(yīng)溫度低，產(chǎn)物顆粒小，粒度分布窄，純度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于使用金屬的有機(jī)物和有機(jī)物助劑等為原料，成本較高且易板結(jié)，溶膠-凝膠時(shí)間長(zhǎng)，因此不適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]高壓水熱法需要具有較高設(shè)備需求及可控性，目前只在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行相關(guān)研究，未見于應(yīng)用于工業(yè)制備。
[0010]沉淀法時(shí)液相化學(xué)反應(yīng)合成納米級(jí)稀土氧化物粉體最普通的方法，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、便于推廣到工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，但在目前相關(guān)專利或文獻(xiàn)中，為了提高納米級(jí)稀土氧化物粉體的顆粒細(xì)度和分散性，往往采用添加有機(jī)分散劑和有機(jī)表面活性劑的方法，但根據(jù)申請(qǐng)人長(zhǎng)期研究生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，在沉淀法中添加有機(jī)分散劑和有機(jī)表面活性劑用量大，成本高，且添加有機(jī)分散劑后，沉淀物顆粒不易過濾、洗滌，具有需要相應(yīng)的特殊設(shè)備等負(fù)面問題，嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)化效益，在一般工業(yè)生產(chǎn)中幾乎不能規(guī)?；a(chǎn)。
[0011]溶液燃燒合成廣泛用于制造粉末、多孔材料、致密材料及復(fù)合梯度材料，但因?yàn)楣に嚳煽匦圆?，設(shè)備要求較高，因此在制備納米級(jí)稀土氧化物粉體中幾乎不見報(bào)道使用。
[0012]氣相法主要用于制備金屬超微粉末，不適合制造稀土氧化物粉末，目前尚無報(bào)道用詞法來制造稀土氧化物粉末。
[0013]因此，若有一種適宜工業(yè)化制備納米級(jí)稀土氧化物粉體的工藝方法，具有成本較低、設(shè)備需求較低、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，將非常有利于材料領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及工業(yè)化需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明制備的納米級(jí)稀土氧化物粉體顆粒細(xì)小、均勻且易澄清，易洗滌，生產(chǎn)成本低，可在沉淀法基礎(chǔ)上不增加特殊設(shè)備條件下規(guī)模生產(chǎn)，用電鏡掃描可見其粒徑在70納米以下，滿足生產(chǎn)使用。
[0015]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案為:
一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的制備方法，包括采用沉淀法，以硝酸體系或鹽酸體系的稀土料液為原料，加入沉淀劑，經(jīng)沉淀、過濾、烘干、煅燒得稀土氧化物粉體，其特征在于:在加入沉淀劑前加入無機(jī)分散劑；在加入沉淀劑后加入晶粒長(zhǎng)大抑制劑。
[0016]進(jìn)一步地，包括如下具體步驟:
a.在硝酸或鹽酸介質(zhì)中，配制REO含量為0.6-1.5mol/L的料液，攪拌狀態(tài)下添加REO重量0.5-5%的無機(jī)分散劑；
b.在攪拌狀況下緩慢升溫至60~110°C，加入沉淀劑沉淀；
c.沉淀反應(yīng)后加入無機(jī)晶粒長(zhǎng)大抑制劑，陳化0.3~lh ;
d.洗滌過濾，將過濾物烘干，得粉體前驅(qū)體；
e.將粉體前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，即得納米級(jí)稀土氧化物粉體。
[0017]進(jìn)一步地，所述沉淀劑為濃度1.0-3.5mol/L的碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫銨其中一種。
[0018]進(jìn)一步地，所述無機(jī)分散劑組分按重量份數(shù)計(jì)，為聚合氯化鋁5~15份，氟化鈉30-50份，氫氧化鈉30~50份配制而成。
[0019]進(jìn)一步地，所述無機(jī)晶粒長(zhǎng)大抑制劑添加量為a步驟中REO重量0.5-5%,組分按重量份數(shù)計(jì)，為磷酸二氫銨13~30份，氨水20~85份配制而成。
[0020]進(jìn)一步地，所述烘干溫度為100~150°C。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述煅燒溫度為800~850°C。
[0022]在長(zhǎng)期生產(chǎn)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)采用有機(jī)分散劑制備稀土氧化粉體工藝中，在制備前驅(qū)體過程中，有機(jī)分散劑中的有機(jī)物質(zhì)易產(chǎn)生副反應(yīng)或物理變化，生成粘度較大的膠狀物或乳狀物，不易澄清、清洗、過濾，影響后續(xù)納米粉體的粒徑以及成品純度。
[0023]本發(fā)明通過創(chuàng)新利用無機(jī)分散劑及無機(jī)晶粒長(zhǎng)大抑制劑，改變了以往采用有機(jī)分散劑及有機(jī)表面活性劑的工藝標(biāo)準(zhǔn)，因此解決了納米級(jí)稀土氧化物粉體在工業(yè)制備過程中，有機(jī)分散劑、有機(jī)表面活性劑用量大，成本高，在加入沉淀劑后沉淀物不易過濾、洗滌的現(xiàn)有技術(shù)問題。本發(fā)明在制備粉體前驅(qū)體過程中，沉淀物易進(jìn)行洗滌、抽濾、過濾等操作，洗滌效率高、雜質(zhì)少，且不需任何額外特殊設(shè)備。
[0024]本發(fā)明產(chǎn)品尤其適用于納米級(jí)稀土氧化物拋光粉的制備，成本大幅降低，納米粉體均勻，當(dāng)作為拋光粉使用時(shí)效果好，符合GB/T 20165相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)且更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0025]本發(fā)明納米級(jí)稀土氧化物粉體用電鏡掃描可見其粒徑在70納米以下。
【附圖說明】
[0026]
圖1為本發(fā)明一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的SEM形貌圖。
[0027]圖2為本發(fā)明一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的TEM形貌圖1。
[0028]圖3為本發(fā)明一種納米級(jí)稀土氧化物粉體的TEM形貌圖2。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過具體的實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030]實(shí)施例1
a.在鹽酸介質(zhì)中，配制二氧化鈰含量為lmol/L的料液，攪拌狀