[發(fā)明專利]一系列微/納米稀土材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810378047.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN108585014A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔祥貴;段昊泓;雷曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué);牛津大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F17/00
• 分類號(hào): C01F17/00;C07C51/41;C07C55/07;B82Y40/00
• 代理公司: 北京太兆天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發(fā)明公開了一系列微/納米稀土材料及其制備方法。該方法宏量制備了一系列具有分散度高、粒徑分布均勻、尺寸可控特點(diǎn)的稀土微/納米材料。所述的稀土微/納米材料包括氧化稀土材料、氫氧化物稀土材料、碳酸稀土材料、草酸稀土材料、堿式碳酸稀土材料中的一種或幾種。本發(fā)明先配制稀土鹽或稀土鹽和添加劑的混合溶液，然后與沉淀劑溶液在成核反應(yīng)器中快速混合反應(yīng)，所得漿料置于晶化釜中晶化，最后洗滌固液分離得產(chǎn)品，然后焙燒得到氧化稀土材料。具體產(chǎn)品的粒徑可以在20?2000nm范圍內(nèi)進(jìn)行控制。該方法操作簡(jiǎn)單、效率高可放大生產(chǎn)。所制備的稀土微/納米材料可應(yīng)用于催化、拋光、發(fā)光、磁性等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一系列微/納米稀土材料及其制備方法，具體涉及氧化稀土材料、氫氧化物稀土材料、碳酸稀土材料、草酸稀土材料、堿式碳酸稀土材料及其制備方法。

背景技術(shù)

我國是世界上稀土儲(chǔ)量最大的國家，稀土微/納米材料在光、電、力、熱、磁、催化等領(lǐng)域都表現(xiàn)出了非常好的性能，稀土材料的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透了社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，在國防科技領(lǐng)域作用更加突出。但目前我國的稀土產(chǎn)品多以初級(jí)加工為主，產(chǎn)品檔次不高，技術(shù)含量低，沒有充分發(fā)掘稀土資源中所蘊(yùn)含的巨大價(jià)值，高端稀土產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口，在一定程度上，極大地浪費(fèi)了寶貴的稀土資源，因此，提高稀土產(chǎn)品的技術(shù)含量，研發(fā)高品質(zhì)稀土材料，增加稀土產(chǎn)品的附加值，是我國科研人員攻關(guān)的重點(diǎn)，也是我國稀土工業(yè)發(fā)展的必然方向。

決定稀土微/納米材料品質(zhì)的一個(gè)重要因素就是材料的粒徑尺寸和粒度分布的精確控制。目前我國稀土材料生產(chǎn)企業(yè)中都是采用很普通的共沉淀法來進(jìn)行生產(chǎn)，這種方法存在著一個(gè)很明顯的劣勢(shì)：稀土鹽溶液和沉淀劑溶液在反應(yīng)釜中通過普通攪拌進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)物之間接觸面積小，擴(kuò)散速度慢，存在著濃度梯度導(dǎo)致反應(yīng)不均勻。在反應(yīng)過程中，反應(yīng)早期形成的沉淀作為后期沉淀的晶種被新的沉淀粒子覆蓋，新舊沉淀粒子的共同存在直接導(dǎo)致材料的粒徑尺寸分布的不均，使合成得到的稀土材料的粒徑尺寸和分散性能受到極大的影響，不同尺寸粒子的存在也使得所制備的稀土材料的晶體尺寸很難達(dá)到納米級(jí)別，極大的影響了材料的性能和應(yīng)用領(lǐng)域。

近年來，許多科研人員嘗試著用水熱法、溶劑熱法、微乳液法和溶膠凝膠法等來制備稀土納米材料并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，但是這些方法操作復(fù)雜、設(shè)備昂貴、反應(yīng)條件苛刻，產(chǎn)量低、成本高，很難應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)，因此，探索既能精確控制稀土納米材料粒徑及粒度分布又能適合工業(yè)化生產(chǎn)的制備方法迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一系列分散度高、粒徑分布均勻、尺寸可控的微/納米稀土材料及其制備方法。本發(fā)明充分利用反應(yīng)溶液在成核反應(yīng)器中高速旋轉(zhuǎn)形成液膜并在液膜內(nèi)發(fā)生碰撞共沉淀反應(yīng)，增大了成核機(jī)率，降低了晶核生長的幾率，使晶粒尺寸分布更窄，粒徑更小。有利于得到尺寸在納米級(jí)，粒度分布均勻的產(chǎn)品。同時(shí)，該方法簡(jiǎn)單易操作，反應(yīng)條件溫和，設(shè)備成本較低，非常適合產(chǎn)業(yè)化，此外，該方法還具有較好的普適性，只需要簡(jiǎn)單調(diào)變鹽溶液的種類和沉淀劑的種類即可。

本發(fā)明所述的微/納米稀土材料包括氧化稀土材料、氫氧化物稀土材料、碳酸稀土材料、草酸稀土材料、堿式碳酸稀土材料中的一種或幾種；所述的稀土為鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥中的一種或幾種。

所述的一種微/納米稀土材料的制備方法如下：

A.使用去離子水配制稀土鹽溶液或稀土鹽和添加劑的混合溶液；

B.使用去離子水配制沉淀劑溶液；

C.將步驟A得到的稀土鹽溶液或稀土鹽和添加劑的混合溶液和步驟B所得沉淀劑溶液同時(shí)加入成核反應(yīng)器中，所得產(chǎn)物0-200℃晶化0-96小時(shí)后，去離子水洗滌，固液分離得到微/納米稀土材料。

步驟A所述的稀土鹽包括稀土氯化物、稀土硫酸鹽、稀土硝酸鹽中的一種或幾種，稀土鹽中的稀土為鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥中的一種或幾種，稀土鹽的濃度為0.01-10.0mol/L。