一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，包括以下步驟：步驟(1)：將鈰鹽和堿性物質(zhì)按物質(zhì)的量之比為1:5?50加入到醇類化合物和蒸餾水形成的混合溶劑中，再加入檸檬酸混合攪勻，得到混合液；步驟(2)：將混合液在60?90℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后靜置冷卻至室溫，得到冷卻液；步驟(3)：將冷卻液進(jìn)行過濾分離得到白色粉末樣品；步驟(4)：將白色粉末樣品用蒸餾水沖洗至無雜質(zhì)后，在60?90℃溫度下干燥10?36小時(shí)，再在500?800℃溫度下進(jìn)行煅燒3?8小時(shí)，得到淺黃色的桃核形二氧化鈰。本發(fā)明的工藝能耗低、對工藝設(shè)備的要求、生產(chǎn)安全、成本低廉。
【專利說明】
一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及無機(jī)材料合成技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈰是稀土氧化物中活性較高、用途極廣且廉價(jià)的一種材料，因其具有較為獨(dú)特的螢石晶體結(jié)構(gòu)，使其具有特殊物理和化學(xué)性能，在紫外吸收劑、拋光粉、熒光材料、催化劑以及燃料電池等方面具有廣泛的應(yīng)用，其特殊物理和化學(xué)性能又與二氧化鈰材料的結(jié)構(gòu)、形貌和顆粒尺寸等因素密切相關(guān)，而合成方法是影響顆粒形貌和尺寸的關(guān)鍵因素，因此，針對二氧化鈰微細(xì)材料的合成制備方法以及形貌控制成為了國內(nèi)外研究重點(diǎn)。
[0003]鑒于材料形貌對材料性能的影響，若能制備出具有新穎奇特形貌的二氧化鈰，則很可能會(huì)使其表現(xiàn)出特殊性能。目前常見的二氧化鈰的形貌主要為:棒狀、線狀、管狀及球狀等形狀，對于其他特殊形貌的二氧化鈰的報(bào)道仍是比較少見。由此可見，對于特殊形貌二氧化鈰的制備研究具有較高的科研及學(xué)術(shù)價(jià)值。并且，若制得的特殊形貌二氧化鈰具有較為獨(dú)特的性能，則也會(huì)為其帶來廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，該方法能制備桃核狀二氧化鈰，且能耗低，對設(shè)備要求低，生產(chǎn)安全、成本低廉。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明提供了一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，包括以下步驟:
[0006]步驟(I):將鈰鹽和堿性物質(zhì)按物質(zhì)的量之比為1:5-50加入到醇類化合物和蒸餾水形成的混合溶劑中，再加入檸檬酸混合攪勻，得到混合液；
[0007]步驟(2):將混合液在60_90°C的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后靜置冷卻至室溫，得到冷卻液；
[0008]步驟(3):將冷卻液進(jìn)行過濾分離得到白色粉末樣品；
[0009]步驟(4):將白色粉末樣品用蒸餾水沖洗至無雜質(zhì)后，在60_90°C溫度下干燥10-36小時(shí)，再在500-800°C溫度下進(jìn)行煅燒3-8小時(shí)，得到淺黃色的桃核形二氧化鈰。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，所述鈰鹽和檸檬酸按物質(zhì)的量之比為1:1-5。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，所述蒸餾水和醇類化合物的體積比為5-3:1。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，所述鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰氨或硫酸鈰氨中的一種。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，所述堿性物質(zhì)為氨水、尿素、羥氨、聯(lián)氨或磷酸氫二氨中的一種。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，所述醇類化合物為無水乙醇、乙二醇、丙三醇或異丙醇。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，將所述混合液在60_90°C溫度下靜置反應(yīng)6-24小時(shí)。
[0016]更進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，將混合液置于玻璃密封容器、聚四氟乙烯密封容器或不銹鋼密封容器中進(jìn)行反應(yīng);所述步驟(3)中，將干燥后的白色粉末樣品置于箱式或管式加熱爐中進(jìn)行煅燒。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:(I)本發(fā)明在具有一定含量比的柿鹽和堿性物質(zhì)中再加入表面活性劑梓檬酸，隨著堿性物質(zhì)的水解產(chǎn)生的氨與梓檬酸反應(yīng)生成梓檬酸氨晶核作為晶種，鈰的水解鹽快速吸附在檸檬酸氨晶種上，抑制了檸檬酸氨晶種的增長，同時(shí)身逐漸長大，并互相吸附，從而出現(xiàn)桃核形的化合物。(2)本發(fā)明用水熱法合成制備桃核性二氧化鈰反應(yīng)溫度采用60-90°C即可實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)溫度低，壓力小，降低了對工藝設(shè)備的要求和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，降低能耗、成本低廉。(3)鈰鹽、堿性物質(zhì)等原料多樣，選擇性大，制約因素小，生產(chǎn)出的廣品尺寸均勾、廣率尚。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明制備的二氧化鈰的掃描電子顯微鏡圖；
[0019]圖2是本發(fā)明制備的二氧化鈰的X-射線衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0021]本發(fā)明提供了一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，包括以下步驟:
[0022]步驟(I):將鈰鹽和堿性物質(zhì)按物質(zhì)的量之比為1:5-50加入到醇類化合物和蒸餾水形成的混合溶劑中，再加入檸檬酸混合攪勻，得到混合液；
[0023]步驟(2):將混合液在60_90°C的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后靜置冷卻至室溫，得到冷卻液；
[0024]步驟(3):將冷卻液進(jìn)行過濾分離得到白色粉末樣品；
[0025]步驟(4):將白色粉末樣品用蒸餾水沖洗至無雜質(zhì)后，在60-90°C溫度下干燥10-36小時(shí)，再在500-800°C溫度下進(jìn)行煅燒3-8小時(shí)，得到淺黃色的桃核形二氧化鈰。
[0026]上述技術(shù)方案，所述步驟(I)中，所述鈰鹽和檸檬酸按物質(zhì)的量之比為1:1-5。
[0027]上述技術(shù)方案，所述步驟(I)中，所述蒸餾水和醇類化合物的體積比為5-3:1。
[0028]上述技術(shù)方案，所述步驟(I)中，所述鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰氨或硫酸鈰氨中的一種。
[0029]上述技術(shù)方案，所述步驟(I)中，所述堿性物質(zhì)為氨水、尿素、羥氨、聯(lián)氨或磷酸氫二氨中的一種。
[0030]上述技術(shù)方案，所述步驟(I)中，所述醇類化合物為無水乙醇、乙二醇、丙三醇或異丙醇。
[0031]上述技術(shù)方案，所述步驟(2)中，將所述混合液在60_90°C溫度下靜置反應(yīng)6-24小時(shí)。
[0032]上述技術(shù)方案，所述步驟(2)中，將混合液置于玻璃密封容器、聚四氟乙烯密封容器或不銹鋼密封容器中進(jìn)行反應(yīng);所述步驟(3)中，將干燥后的白色粉末樣品置于箱式或管式加熱爐中進(jìn)行煅燒。
[0033]實(shí)施例1
[0034]將2.2742g硝酸鈰氨和1.5g尿素投入到50mL無水乙醇和
[0035]250mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸1.31g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于不銹鋼密封容器中在90°C溫度下靜置反應(yīng)18小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在90 °C溫度下干燥12小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于箱式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在500°C溫度下煅燒3小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0036]實(shí)施例2
[0037]將2.2742g硝酸鈰氨和1.5g尿素投入到50mL無水乙醇和
[0038]250mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸3.98g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于不銹鋼密封容器中在90°C溫度下靜置反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在90 °C溫度下干燥10小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于箱式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在800°C溫度下煅燒3小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0039]實(shí)施例3
[0040]將2.2742g硝酸鈰和1.5g羥氨投入到120mL無水乙醇和200mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸5g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于聚四氟乙烯密封容器中在80°C溫度下靜置反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在80°C溫度下干燥10小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于箱式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在800°C溫度下煅燒5小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0041 ] 實(shí)施例4
[0042]將2.2742g氯化鈰和1.5874g聯(lián)氨投入到10mL無水乙醇和250mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸4.7g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于玻璃密封容器中在70°C溫度下靜置反應(yīng)18小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在70°C溫度下干燥18小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于管式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在700°C溫度下煅燒5小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0043]實(shí)施例5
[0044]將2.2742g硫酸鈰氨和2.66g氨水投入到120mL無水乙醇和200mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸3g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于玻璃密封容器中在60°C溫度下靜置反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在60°C溫度下干燥24小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于管式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在500°C溫度下煅燒8小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0045]實(shí)施例6
[0046]將2.2742g氯化鈰和1g羥氨投入到50mL無水乙醇和250mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸1.17g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于玻璃密封容器中在60°C溫度下靜置反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在60°C溫度下干燥36小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于管式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在500°C溫度下煅燒8小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0047]實(shí)施例7
[0048]將2.2742g硫酸鈰氨和5g磷酸氫二氨投入到50mL無水乙醇和250mL蒸餾水的混合溶劑中，再加入檸檬酸3g混合攪勻，得到混合液，將混合液置于聚四氟乙烯密封容器中在60°(:溫度下靜置反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)后冷卻至室溫，得到冷卻液，將冷卻液過濾分離得到白色粉末，用蒸餾水沖洗白色粉末3次，然后在60°C溫度下干燥24小時(shí)，再將干燥后的白色粉末樣品置于管式加熱爐中進(jìn)行煅燒，在500°C溫度下煅燒8小時(shí)，得淺黃色桃核形二氧化鈰。
[0049]以上實(shí)施例1-7中，純水極性太強(qiáng)，晶種不會(huì)出現(xiàn)，即不會(huì)出現(xiàn)沉淀，加入醇類溶劑則促使晶種出現(xiàn)。隨著堿性物質(zhì)的水解產(chǎn)生的氨與檸檬酸反應(yīng)生成檸檬酸氨晶核作為晶種，鈰的水解鹽快速吸附在檸檬酸氨晶種上，抑制了檸檬酸氨晶種的增長，同時(shí)自身逐漸長大，并互相吸附，先生長，成一維，后從各個(gè)方向吸附，先成球，然后生長，一維越來越大，出現(xiàn)類球形，再成桃核狀，故而出現(xiàn)桃核形的化合物。有晶種，先吸附，后成長，晶種的每個(gè)晶面表面活性有差異，所以生長方向和吸附也會(huì)有所不同。實(shí)施例1-7均可得到如圖1的桃核形的化合物，圖2為制備的桃核性二氧化鈰的X-射線衍射圖，由圖2可以看出，得到的物相為典型的螢石型結(jié)構(gòu)，沒有任何雜相峰出現(xiàn)。
[0050]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作出任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(I):將鈰鹽和堿性物質(zhì)按物質(zhì)的量之比為I: 5-50加入到醇類化合物和蒸餾水形成的混合溶劑中，再加入檸檬酸混合攪勻，得到混合液； 步驟(2):將混合液在60-90°C的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后靜置冷卻至室溫，得到冷卻液； 步驟(3):將冷卻液進(jìn)行過濾分離得到白色粉末樣品； 步驟(4):將白色粉末樣品用蒸餾水沖洗至無雜質(zhì)后，在60-90°C溫度下干燥10-36小時(shí)，再在500-80(TC溫度下進(jìn)行煅燒3-8小時(shí)，得到淺黃色的桃核形二氧化鈰。2.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述鈰鹽和檸檬酸按物質(zhì)的量之比為I: 1-5。3.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述蒸餾水和醇類化合物的體積比為5-3:1。4.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述鈰鹽為硝酸鈰、氯化鈰、硝酸鈰氨或硫酸鈰氨中的一種。5.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述堿性物質(zhì)為氨水、尿素、羥氨、聯(lián)氨或磷酸氫二氨中的一種。6.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述醇類化合物為無水乙醇、乙二醇、丙三醇或異丙醇。7.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(2)中，將所述混合液在60-90°C溫度下靜置反應(yīng)6-24小時(shí)。8.如權(quán)利要求1所述的桃核形二氧化鈰的低溫合成方法，其特征在于:所述步驟(2)中，將混合液置于玻璃密封容器、聚四氟乙烯密封容器或不銹鋼密封容器中進(jìn)行反應(yīng);所述步驟(3)中，將干燥后的白色粉末樣品置于箱式或管式加熱爐中進(jìn)行煅燒。
【文檔編號(hào)】C01F17/00GK106044837SQ201610590934
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月25日 公開號(hào)201610590934.4, CN 106044837 A, CN 106044837A, CN 201610590934, CN-A-106044837, CN106044837 A, CN106044837A, CN201610590934, CN201610590934.4
【發(fā)明人】程翠霞
【申請人】湖北師范大學(xué)