[發明專利]一種高穩定、易揮發異核稀土螯合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110740779.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113461505B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 徐海兵;黃青青
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C07C45/77
• 分類號: C07C45/77;C07C49/92;C03B37/012
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發明提供了一種高穩定、易揮發異核稀土螯合物及其制備方法和應用。該異核稀土螯合物的制備方法包括：將至少兩種稀土氧化物與無機酸反應后，得到稀土鹽混合水溶液；向二酮類配體中加入醇，得到混合液；將稀土鹽混合水溶液滴加至混合液中反應即得異核稀土螯合物；本發明的制備方法，利用稀土鹽混合水溶液與二酮類配體混合液反應，定向合成了同時含有兩種或以上稀土離子的異核稀土螯合物，為實現多物種固定配比一步摻雜，通過氣相蒸汽沉積制備雙包層光纖預制棒提供可行性，相比于傳統的通過調控不同管道中載氣流速釋放摻雜物種流量實現不同摻雜物的配比，本申請的制備方法可一步精確控制摻雜稀土元素的配比且改進鉺稀土螯合物不穩定的瓶頸。

技術領域

本發明涉及稀土螯合物材料技術領域，尤其涉及一種高穩定、易揮發異核稀土螯合物制備方法及其應用。

背景技術

由于光纖通信技術安全性和高效性，導致其在商業和軍工領域有極大的應用前景。高功率光纖通訊及光纖激光技術研究包括關鍵材料、核心器件以及系統與裝備。就關鍵材料而言，石英光纖(芯棒)決定了光纖的性能，而摻雜試劑和工藝極大地影響著光纖預制棒的性能。目前，國際單模光纖激光輸出功率已達20千瓦，我國則穩定在5千瓦左右，基礎的光纖材料和器件技術與國外先進水平差距巨大。通過近些年研究結果證實，五千瓦以上高功率光纖大多采用外部氣相沉積(OVD)制備雙包層光纖預制棒實現。高純度、高穩定性，易揮發稀土螯合物試劑Ln(TMHD)₃(Ln＝Yb,Nd,Er,Tm)是采用OVD制備高功率激光光纖預制棒的關鍵材料。就改進OVD方法制備高功率光纖預制棒所需的超高純稀土螯合物試劑而言，高性能光纖預制棒制備中需要摻雜多種特定稀土離子，例如摻雜Yb(TMHD)₃試劑可提供摻鐿光纖內芯摻雜離子，摻雜Er(TMHD)₃試劑可提供摻鉺光纖內芯摻雜離子，摻雜Tm(TMHD)₃試劑可提供摻銩光纖內芯摻雜離子，摻雜Ce-β-diketone試劑可降低光暗化效應，增加激光光纖穩定性。

目前制備這些稀土螯合物試劑，均是通過調控不同管道中載氣流速釋放摻雜物種流量，通過不同摻雜物的流量實現不同摻雜物的配比，然而，不同摻雜物在載氣中擴散速率不同，因此，摻雜物種越多，過程越復雜；摻雜距離越長，摻雜物種的實際配比與最初設定的配比濃度相差會越來越大，使得稀土螯合物試劑中稀土元素的濃度無法精準控制。其二，光纖摻雜中常用Yb(TMHD)₃和Er(TMHD)₃試劑，盡管Yb(TMHD)₃試劑具有極高穩定性，而Er(TMHD)₃試劑穩定性很差，所以如何精確控制稀土元素的配比實現一步升華以及如何提高螯合物的穩定性是目前所遇見的瓶頸，而本專利就解決這兩個問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種高穩定、易揮發異核稀土螯合物及其制備方法和應用，以解決或部分解決現有技術中存在的技術問題。

第一方面，本發明提供了一種高穩定、易揮發異核稀土螯合物的制備方法，包括以下步驟：

將至少兩種稀土氧化物與無機酸反應后，然后加水，得到稀土鹽混合水溶液；

向二酮類配體中加入醇，攪拌后再加入堿類溶液，得到混合液；

將稀土鹽混合水溶液滴加至混合液中，反應后，抽濾即得高穩定、易揮發異核稀土螯合物。

優選的是，所述的高穩定、易揮發異核稀土螯合物的制備方法，所述稀土氧化物中稀土元素包括Yb、Er、Ce、Tm中的一種。

優選的是，所述的高穩定、易揮發異核稀土螯合物的制備方法，所述稀土氧化物的純度為6N，所述無機酸純度為HPLC級，所述二酮類配體和堿類純度大于5N。

優選的是，所述的高穩定、易揮發異核稀土螯合物的制備方法，所述二酮類配體包括β-二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮中的任意一種或其衍生物。