[發明專利]一種富CO2水熱合成菱形磷酸鏑的方法

有效

• 申請號: 201410810282.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104692351A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 周麗;李和平;李肅寧;張為;陳柱
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y30/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種稀土磷酸鹽材料的制備方法，屬于功能材料合成技術領域。

背景技術

在元素周期表中，鏑(Dy)位于IIIB族，原子序數為66，屬于重稀土元素。除此之外，原子序數57到71的元素，它們和鏑一起被稱為鑭系元素。鑭系元素與同族的釔(Y)?和鈧（Sc）統稱為稀土元素。稀土元素具有特殊的電子層結構(4f^0-145d^0-16s²),它們的外層電子基本相同，內層4f電子能級又很相近，且4f是一個未充滿的殼層，電子軌道全空、半充滿和全充滿電子的離子具有光學惰性，為穩定態，因其外層電子結構的特點，使其具有特殊的物理化學性質。

稀土磷酸鹽材料因具有良好的熱穩定性、水中溶解度極小以及高的折射系數等優點，廣泛應用于發光材料、陶瓷材料、催化劑、合金材料和潤滑材料等領域。磷酸鏑(DyPO₄)，常被用作摻雜其它稀土離子的良好基質。以磷酸鏑為基質的發光材料具有穩定性好、熱容大、在真空紫外光的激發下具有高效率的特點，同時由于材料顆粒尺寸小于激發或發射光波波長，因此光場在微粒范圍內可近似為均勻，能顯著提高陰極射線管和等離子顯示器清晰度。同時，磷酸鏑熔點高，與一些氧化物復合，如Al₂O₃，可制備耐高溫、抗氧化、電絕緣性好的可加工復合陶瓷。另外，磷酸鏑還被廣泛用于合金材料、催化材料。因此研究可控的磷釔礦結構的磷酸鏑具有重要的意義。

目前合成稀土磷酸鹽主要有溶膠凝膠法、水熱法、沉淀法、固相法、燃燒法和微波法等方法，其中以水熱合成法比較普遍。已有大量研究表明pH是控制稀土磷酸鹽功能材料晶形晶貌最重要的因素之一，然而目前采用水溶液合成稀土磷酸鹽的方法，均只是在初始水溶液中調節了pH，沒有緩沖pH，缺少了漸變物理化學條件對其晶形晶貌的控制，存在結晶程度不是很高、尺寸不是很均勻、可控性不強的問題。在自然界中，熱液成因的稀土磷酸鹽礦物形成的地質流體通常具有一定的CO₂分壓，在熱水溶液中CO₂可以緩沖溶液的pH。本發明充分利用CO₂分壓緩沖溶液pH的特征，水熱合成純度高、尺寸均勻、結晶程度好、可控性強的菱形磷酸鏑功能材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種充分利用CO₂分壓緩沖溶液pH的特征，水熱合成純度高、尺寸均勻、結晶程度好、可控性強的菱形磷酸鏑的方法。

本發明的技術方案是：一種富CO₂水熱合成菱形磷酸鏑的方法，室溫下，分別配制Dy³⁺鹽和PO₄³⁺鹽溶液；將上述兩種溶液按照體積比為1:1加入反應釜中，一邊加入一邊攪拌，并持續攪拌30?min至1?h；向反應釜中通CO₂氣體或者加入干冰，控制釜內壓力為1-10?Mpa，密封高壓反應釜；加熱高壓反應釜，設定反應溫度為100-200?℃，持續時間12?h-2?d，然后自然冷卻高壓反應釜至室溫；對反應后的產物過濾，并先后用去離子水和無水乙醇各洗滌、離心兩次；將洗滌、離心后的產物在50?℃～100?℃干燥6?h以上，即可得到最終純凈產物。

所述的Dy³⁺鹽和PO₄³⁺鹽分別為常用的可溶性Dy³⁺鹽和可溶性PO₄³⁺鹽。

本發明的有益效果：

(1)本發明充分利用CO₂分壓緩沖溶液的pH，水熱合成的菱形磷酸鏑純度高、尺寸均勻、結晶程度好、可控性強。

(2)本發明制備過程中沒有添加表面活性劑、分散劑、包覆劑等不可循環使用的有機物，環境友好。

附圖說明

圖1為實施例3合成的磷酸鏑的XRD圖；

圖2為實施例3合成的磷酸鏑的SEM圖。

具體實施方式

實施例1