[發明專利]一種高溫高壓下合成氟碳銩礦單晶的方法

在審

• 申請號: 202310037565.6
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN115838969A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 許金貴;周文戈;范大偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B1/12
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 藺巍

本發明公開了一種高溫高壓下合成氟碳銩礦單晶的方法，涉及稀土礦技術領域。本發明以TmCl₃·6H₂O、NaF和Na₂CO₃為原料，在預定壓力下進行階段式升溫反應，得到的氟碳銩礦單晶為純凈物，化學穩定性好，解決了目前氟碳銩礦單晶生長困難的技術難題。另外，本發明的方法具有操作過程簡單、條件容易控制等優勢。

技術領域

本發明涉及稀土礦技術領域，特別是涉及一種高溫高壓下合成氟碳銩礦單晶的方法。

背景技術

稀土元素是元素周期表中鑭系元素加鈧和釔共17種元素的統稱。由于其特殊的光-電-磁等物理性能，稀土元素常被用做其他化合物和/或金屬合金的添加劑，組成性能各異、品種繁多的新型材料，被廣泛應用于國防軍工、航空航天、清潔能源、信息技術、工業催化、特種材料、能源和農業等諸多領域，對國民經濟、國家安全和科技發展具有重要的戰略意義。

當今世界每六項新技術的發明，就有一項離不開稀土元素。由于稀土元素在高新科技產業中具有十分重要的應用，只需要極少的量就能改善或提高最終產品的性能，被稱為工業“維生素”，也被譽為人類的“希望之土”。由于稀土元素在各行業上的用途越來越廣泛，其重要性日益增長，已經成為全球經濟發展和社會進步的關鍵和戰略性礦產資源。

目前，自然界已經發現的稀土礦物有250種以上，其中稀土金屬元素含量較高的礦物有60多種，最主要的稀土礦物有獨居石、氟碳鈰礦、氟菱鈣鈰礦、磷釔礦、硅鈹釔礦、褐釔鈮礦等20余種。但隨著稀土礦床的不斷開采，稀土資源量呈現明顯下降趨勢，加強稀土礦研究是保持稀土資源的重要途徑。

稀土氟碳酸鹽礦物是一類非常重要的稀土礦物，在許多大型稀土礦床中，稀土氟碳酸鹽礦物都是主要的礦石礦物。在稀土氟碳酸鹽礦物中，氟碳鈰礦是分布最廣的稀土礦物之一。

目前，對于常見的輕稀土氟碳鈰礦，如氟碳鈰礦(鈰)、氟碳鈰礦(鑭)、氟碳鈰礦(鐠)、氟碳鈰礦(釹)等，人們已對它們的化學合成、晶體結構、熱力學性質以及溶解度等進行了較為詳細的研究工作。然而，目前對于大多數重稀土氟碳鈰礦(如氟碳鈰礦(鈥)、氟碳鈰礦(鉺)、氟碳鈰礦(銩)、氟碳鈰礦(鐿)、氟碳鈰礦(釔)、氟碳鈰礦(镥)等)的晶體結構和熱力學性質并沒有得到很好的研究，這大大阻礙了人們對自然界中稀土元素的富集、遷移和成礦，以及輕、重稀土分異機制的認識。

銩元素：原子序數69，相對原子質量168.9，外觀為銀白色，熔點1545℃，密度9.32g/cm³，在空氣中穩定，具有一定的延展性，用途包括作醫用X光機射線源、熒光粉激活劑、金屬鹵素燈添加劑，還可以用于臨床診斷和治療腫瘤。銩在地殼中的含量為十萬分之二，是稀土元素中含量最少的元素之一，廣泛應用于高強度發電光源、激光、高溫超導體等領域。

銩元素可以應用于臨床診斷和治療腫瘤，因為它對腫瘤組織具有較高親和性，重稀土比輕稀土親和性更大，尤其以銩元素的親和力最大。銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑，達到增強光學靈敏度，因而降低了X射線對人的照射和危害，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50％，這在醫學應用方面具有重要現實意義。

Tm³⁺加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，這是目前輸出脈沖量最大，輸出功率最高的固體激光材料。Tm³⁺也可做稀土上轉換激光材料的激活離子。

前人對氟碳鈰礦(銩)的形成機制研究較少，至今并無人工氟碳鈰礦(銩)單晶的生長及其晶體結構數據的報道。因此，探索人工合成高純度氟碳鈰礦(銩)單晶的方法是進一步深入研究氟碳鈰礦(銩)的晶體結構特征及形成機制的重要前提和基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種高溫高壓下合成氟碳銩礦單晶的方法，以解決目前重稀土氟碳鈰礦單晶生長困難的技術難題，同時，該方法具有操作簡單、條件易控制等優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：