[發明專利]一種無水溴化鑭的制備方法

有效

• 申請號: 201310376639.5
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104418379B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 盧旭晨;張志敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及無機材料的制備技術領域，具體涉及一種無水溴化鑭的制備方法。

背景技術

以Ce³⁺離子激活的溴化鑭晶體(LaBr₃:Ce³⁺)是近年來發展起來的一種新型的無機閃爍晶體。與同類晶體相比較，該晶體具有較高的光產額、較好的能量分辨率、較快的衰減時間、非線性響應小等優點；相較于傳統的NaI(TI)晶體，以Ce³⁺離子激活的溴化鑭晶體具有很多優異的性質，具有工業化和商業化的可行前景，有望全面取代傳統的NaI(TI)晶體，從而在醫療儀器、高能物理實驗研究、油井勘探和安全稽查等領域得到廣泛應用。

無水溴化鑭的制備是上述溴化鑭晶體制備的關鍵環節之一。目前制備無水溴化鑭的方法有以下幾種：

(1)化學氣相反應傳輸法。楊冬梅在文獻[詳見文獻：楊冬梅，于錦，蔣軍輝，王之昌。由氧化鑭直接制備無水溴化鑭[J]。材料與冶金學報，2003,2（2）：113-114；楊冬梅，于錦，蔣軍輝，王之昌。由稀土氧化物直接制備無水稀土溴化物[J]。稀土，2004，25（2）：8-9]中詳細描述了該方法：將氧化鑭、液溴和鋁粉的混合物置于長石英管的高溫區進行反應，得到無水溴化鑭和氧化鋁的混合物。過量的鋁粉和液溴反應生成Al₂Br₆氣體，在一定溫度下無水溴化鑭與Al₂Br₆反應生成氣體LaAl₃Br₁₂，氣體LaAl₃Br₁₂向低溫區移動并在低溫區分解得到純度較高的無水溴化鑭。該方法工藝復雜，反應時間長（約24小時），產物產率低（約26.8%）。

(2)水合溴化鑭絡合脫水法。孫同山在文獻【詳見文獻：孫同山，趙玉亭，王茜，李瑞梅。水合溴化鑭的脫水動力學及與二甲基亞砜配合物的合成和熱分析研究[J]。中國稀土學報，1994,12（3）：213-217】中詳細描述了該方法：首先以水合溴化鑭與二甲基亞砜為原料制備了兩者的配合物，然后將該配合物在一定溫度下加熱進行脫水以制備無水溴化鑭。實驗結果表明，在靜態空氣氣氛下，在211～312℃溫度范圍內生成無水溴化鑭；但是，當溫度升高至520℃以上時，無水溴化鑭被空氣中的氧氣和水蒸氣完全氧化為溴氧化鑭（LaOBr）。該方法得到的無水溴化鑭燒結性差，在儲存的過程中很容易重新吸水。

（3）水合溴化鑭程序升溫法制備無水溴化鑭。該方法在專利CN201110344581.7中有詳細描述，該方法是用氯根含量為＜20ppm的碳酸鑭，用40%氫溴酸溶解，碳酸鑭與氫溴酸的重量比1∶1.6，經濃縮、結晶得到LaBr₃·6H₂O；LaBr₃·6H₂O與NH₄Br按重量比1∶0.8在混料機中混合，用水噴射泵抽真空，當真空度達到0.08Pa時，設定升溫程序開始加熱，溫度在室溫～410℃，控制分段升溫速度和保溫時間，得到無水溴化鑭。該方法對反應環境要求極為嚴苛，需要保證很高的真空度，另外，反應過程的控制復雜，需要嚴格控制分段升溫速度和保溫時間。

（4）水合溴化鑭溴化氫氣氛保護脫水法。該方法是將水合溴化鑭在溴化氫氣氛保護下進行脫水以制備無水溴化鑭。根據化學平衡原理，溴化氫氣體的存在能夠大大抑制水合溴化鑭脫水后期水解反應的發生，并且能夠將水解產物重新轉化為無水溴化鑭，從而保證了產物無水溴化鑭的純度。該方法中溴化氫的用量很大，對設備的耐腐蝕性要求較高，含水蒸氣的溴化氫尾氣的解析提純難度高，從而導致該工藝方法復雜、生產成本非常高。

隨著溴化鑭閃爍晶體的發展，對原料無水溴化鑭的需求也日益迫切。由于無水溴化鑭高溫水解性極強，其制備過程對周圍環境中氧氣和水蒸氣含量控制要求極為苛刻，導致目前高純度無水溴化鑭生產工藝復雜，過程控制難度大，產品成本很高，制約了溴化鑭閃爍晶體的發展。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種高純度的無水溴化鑭的制備方法，該方法以氧化鑭和溴化銨為原料，原料廉價、易得，制備工藝簡單，所制得無水溴化鑭純度大于99.5%，可作為制備溴化鑭晶體(LaBr₃:Ce³⁺)的原料。

為實現上述目的，本發明是通過如下技術方案來實現的：

一種制備無水溴化鑭的方法，包括如下步驟：

（1）將溴化銨與氧化鑭均勻混合；