專利名稱：稀土納米氧化物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土納米氧化物的制備方法。
日本專利JP-6464-4H(1985)和王增林等以稀土草酸鹽為基質(zhì)，在200～650℃下，通適量的水蒸汽，使草酸鹽分解為稀土氧化物納米粉末。由于此法在灼燒過程中必須通水蒸汽，并對汽流和溫度要控制嚴(yán)格，在制備時(shí)必須附有水蒸汽發(fā)生裝置，因此，使工藝復(fù)雜，條件難以控制。日本專利JP-7624-4G(1986)公開了采用稀土鹽酸水溶液，以滴加氨水形成稀土氫氧化物沉淀，并在沉淀前加入粒徑為0.01～0.1μm碳黑，用量為稀土氧化物的0.1～2倍。稀土氫氧化物連同碳黑經(jīng)過濾后烘干，灼燒成稀土氧化物納米粉末。此方法由于加碳黑容易引入其它雜質(zhì)，不適于制備高純稀土氧化物納米粉末。近年來關(guān)于稀土納米氧化物的研究有許多報(bào)導(dǎo)，主要的專利為2001年CN 1312222A“納米稀土氧化物的生產(chǎn)方法”，該法是在稀土氯化物溶液中加入堿性溶液生產(chǎn)沉淀物，將沉淀清洗干燥后加入醇類物質(zhì)并與其混合攪拌均勻后加熱，分解，過篩得到納米稀土氧化物。2001年CN 1327950A的“組分分布均勻的球形稀土化合物的噴霧反應(yīng)制備方法”是將有機(jī)水解劑和一種或多種稀土離子以及形成稀土化合物所需的其它金屬離子配成溶液后霧化，并使液滴內(nèi)的有機(jī)水解劑發(fā)生水解，然后水解產(chǎn)物與一種或多種稀土離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成組分分布均勻的微米，亞微米乃至納米級實(shí)心有機(jī)稀土顆粒。此有機(jī)稀土顆粒被引入燃燒段熱分解，即可得到組分分布均勻的高純球形超細(xì)稀土化合物產(chǎn)品，其中包括CeO2，Y2O3Eu等。1998年CN1230582A報(bào)導(dǎo)稀土氧化物納米熒光粉及其制備方法。該法采用尿素作沉淀劑，均相沉淀稀土氧化物，然后進(jìn)行灼燒，獲得稀土氧化物納米熒光粉。
本發(fā)明選擇單一稀土氧化物，具體化學(xué)式為R2O3，其中R＝La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc或這些稀土氧化物的混合物為原料，以硝酸或鹽酸溶解并配成水溶液，使稀土離子濃度控制在0.1～0.4mol/L，加熱至30～80℃，溶液中加入0.1～5％分散劑，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉(DBS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、SPAN-80或吐溫-80，然后加入沉淀劑，沉淀劑為優(yōu)級碳酸鹽或二氧化碳，使其形成稀土碳酸鹽沉淀，經(jīng)過濾、干燥、然后升溫至700～900℃，恒溫2-6hr，使稀土碳酸鹽分解，形成稀土納米氧化物。經(jīng)透射電鏡、比表面、X-ray衍射分析等方法測定，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。本發(fā)明制備的納米稀土氧化物可以是各種單一稀土氧化物，也可以制成多種稀土納米氧化物的混合物。
將本發(fā)明所制得的稀土納米氧化物與膠粘劑混合制成膠液，均勻地涂復(fù)在顯示屏上制成稀土納米顯示屏。將有助于提高顯示屏品質(zhì)，特別是對背投電視能使視角增寬，亮度增強(qiáng)，均勻性提高。
本發(fā)明成本低，操作簡單，產(chǎn)品純度高，粒徑細(xì)而均勻，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
實(shí)施例2取1mol/L La3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到La3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米La2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例3取1mol/L Ce3+的硝酸溶液100ml，加水稀釋至1000ml，加熱至40℃，加入0.1％脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以20ml/min速度滴加到Ce3+的硝酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至800℃恒溫2hr，生成納米CeO2，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例4取1mol/L Yb3+的硝酸溶液400ml，加水稀釋至1000ml，加熱至60℃，加入0.1％SPAN-80，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以20ml/min速度滴加到Y(jié)b3+的硝酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至700℃恒溫6hr，生成納米Yb2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例5取1mol/L Nd3+的硝酸溶液300ml，加水稀釋至1000ml，加熱至60℃，加入0.1％吐溫-80，攪拌混勻，配制0.5mol的碳酸氫銨溶液，在不斷攪拌中以40ml/min速度滴加到Nd3+的硝酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用50℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至850℃恒溫2.5hr，生成納米Nd2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例6取1mol/L Y3+的硝酸溶液100ml和1mol/L La3+的硝酸溶液100ml混合后，加水稀釋至1000ml，加熱至60℃，加入0.1％脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以20ml/min速度滴加到硝酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至800℃恒溫2.5hr，生成納米Y2O3-La2O3的納米粉，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例7取1mol/L Pr3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Pr3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Pr6O11，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例8取1mol/L Sm3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Sm3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Sm2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例9取1mol/L Eu3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Eu3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Eu2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例10取1mol/L Gd3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Gd3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Gd2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例11取1mol/L Tb3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Tb3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Tb4O7，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例12取1mol/L Dy3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Dy3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Dy2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例13取1mol/L Ho3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Ho3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Ho2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例14取1mol/L Er3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Er3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Er2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例15取1mol/L Tm3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Tm3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Tm2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例16取1mol/L Lu3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Lu3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Lu2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例17取1mol/L Sc3+的鹽酸溶液200ml，加水稀釋至1000ml，加熱至30℃，加入0.1％十二烷基苯磺酸鈉(DBS)，攪拌混勻，配制碳酸氫銨水溶液，溶液濃度為0.5mol，在不斷攪拌中以10ml/min速度滴加到Sc3+的鹽酸溶液中，直至加完。迅速過濾，用30℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，升溫至900℃恒溫2hr，生成納米Sc2O3，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
實(shí)施例18稱取Y2O33.46g以鹽酸溶解，蒸發(fā)至近干，加水稀釋至100ml，pH接近在1，加熱到40℃，以0.01m3/h速度通二氧化碳，使Y3+沉淀完全。迅速過濾，用40℃水洗至中性，沉淀在100～110℃烘干，然后在800℃灼燒2hr，則得Y2O3納米粉末，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
權(quán)利要求
1.一種稀土納米氧化物的制備方法，選擇單一稀土氧化物，具體化學(xué)式為R2O3，其中R＝La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc或這些稀土氧化物的混合物為原料，以硝酸或鹽酸溶解并配成水溶液，使稀土離子濃度控制在0.1～0.4mol/L，加熱至30～80℃，溶液中加入0.1～5％分散劑，然后加入沉淀劑，經(jīng)過濾、干燥、升溫至700～900℃、恒溫2-6hr，得稀土納米氧化物，其粒徑＜40nm，比表面為20～40m2/g。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土納米氧化物的制備方法，其中所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉(DBS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、SPAN-80或吐溫-80。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土納米氧化物的制備方法，其中所述沉淀劑為碳酸鹽或二氧化碳。
4.如權(quán)利要求1和3所述的稀土納米氧化物的制備方法，其中所述碳酸鹽為碳酸氫鈉或碳酸氫銨。
全文摘要
本發(fā)明涉及稀土納米氧化物的制備方法。選擇單一稀土氧化物，具體化學(xué)式為R
文檔編號C04B35/624GK1417127SQ02156418
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者洪廣言, 于德才, 郭寶金 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所