專利名稱：一種低松裝比重、大比表面稀土氧化物reo及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低松裝比重、大比表面稀土氧化物REO及其制備方法。
背景技術(shù)：
“稀土元素”一般說來指元素周期表中IIIB族的鑭系元素與鈧、釔等17種元素總和，因钷為人工發(fā)射性元素，故不包含在其中。
該稀土氧化物REO中的RE包括La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc或Y單一或一種以上的稀土元素。
在工業(yè)生產(chǎn)中，常采用稀土草酸鹽或碳酸鹽加熱分解轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)氧化物，其比表面積一般難以超過10m2/g(以BET氮吸附法測定，下同)，其松裝比重一般都在1.0～1.5g/m3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種比表面積在10～200m2/g的大比表面積、松裝比重是0.25～1.0g/cm3的低松散比重的稀土氧化物及制造方法。這種特殊物理性能的氧化物可廣泛應(yīng)用于電容器、陶瓷、軟磁體和催化材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種大比表面稀土氧化物REO，其中，RE為La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y中的單一稀土元素或一種以上的稀土元素，該稀土氧化物REO是上述稀土元素的單一稀土氧化物或上述一種以上的稀土元素的復(fù)合氧化物，該稀土氧化物REO的比表面積為10～100m2/g，其松裝比重為0.25～1.0g/cm3。
在本發(fā)明的大比表面稀土氧化物REO中，所述的稀土氧化物REO是La2O3、Pr6O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、Y2O3和Sc2O3中的一種或一種以上的復(fù)合物。
一種制備本發(fā)明的大比表面稀土氧化物REO的方法，該方法包括下述步驟(1)以稀土的硝酸鹽或氯化物溶液為原料，濃度為0.1～2.5mol/L；(2)向稀土的硝酸鹽或氯化物溶液中添加聚乙二醇、聚氧乙烯、聚丙乙烯或硬脂酸銨等表面活性劑，其添加量為溶液濃度1～2000ppm；(3)向步驟(2)中的得到的溶液中，在溫度為15～80℃條件下，添加氨水、氨水與碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，其濃度按陽離子M+(M+為NH4+、K+、Na+)計算為0.2～3.0mol/L，添加過程中，不斷攪拌，得到稀土沉淀物；(4)在沉淀溫度陳化1～8小時；(5)把沉淀物沉降、過濾、洗滌，于50～220℃干燥；(6)將干燥物于500～1000℃煅燒，得到產(chǎn)品。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(1)中的稀土的硝酸鹽或氯化物溶液的濃度優(yōu)選為0.3～1.2 mol/L。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(3)中的添加氨水和碳酸氫銨的混合溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比值為1∶20～1∶2；在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(3)中氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的添加量為理論用量的100％～300％，即M+(mol)/RE3+(mol)＝3～9。
在本發(fā)明的方法中，所述步驟(3)中氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液的優(yōu)選添加量為理論用量的110～150％，即M+(mol)/RE3+(mol)＝3.3～4.5。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(3)中的添加的氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液，氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液的優(yōu)選濃度以[M+]計算為0.5～1.5mol/L。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(3)中，所述的沉淀反應(yīng)的優(yōu)選溫度為20～50℃。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(4)中，所述的沉淀完成后，在沉淀反應(yīng)溫度下陳化優(yōu)選時間為1～5小時。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(5)中，所述的干燥的優(yōu)選溫度為120℃～200℃。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(6)中，所述的煅燒的優(yōu)選溫度為600～900℃。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.稀土氧化物收率高，損失小。
2.本發(fā)明制備的稀土沉淀物易于沉降和過濾。
3.本發(fā)明的方法生產(chǎn)的大比表面、低松裝比重氧化物具有生產(chǎn)批量大，工藝簡單特點。
4.本發(fā)明的稀土氧化物的比表面積為10～2002/g，其松裝比重為0.25～1.0g/cm3?？蓮V泛應(yīng)用于電容器、陶瓷、軟磁體和催化材料。
通過下述實施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1為本發(fā)明的方法制備的低松裝比重、大比表面積氧化釔的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片圖2為本發(fā)明的方法制備的低松裝比重、大比表面積氧化鑭的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片圖3為本發(fā)明的方法制備的低松裝比重、大比表面積氧化釤的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片具體實施方式
實施例1取0.5M硝酸釔溶液200ml放入1000ml燒杯中，加入2ml，1wt％的聚乙二醇，攪拌均勻；另取200ml氨水1.0mol/L，攪拌加入到硝酸釔溶液中進行沉淀。經(jīng)過數(shù)小時的陳化，過濾后用純水洗滌濾餅，沉淀物在140℃干燥，在馬弗爐中800℃煅燒2小時，冷卻至室溫，得到氧化釔粉末，其比表面積為60m2/g，松裝比重為0.45g/cm3。所制備的低松裝比重、大比表面積氧化釔的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片如圖1所示，所得的氧化釔為50～100nm細小顆粒組成的大團聚體，團聚體表面形狀類似于蜂窩或珊瑚表面，因此具有較高的比表面積。
實施例2取0.45mol/L的氯化鑭溶液200ml放入500ml燒杯中，加入1ml，5wt％的聚乙二醇，攪拌均勻；另取150ml碳酸氫銨和氨水(混合摩爾比例為1∶20)的混合液2.0mol/L，攪拌加入到氯化鑭溶液中進行沉淀，陳化，過濾后，用純水洗滌濾餅，沉淀物在140℃干燥，在馬弗爐中800℃煅燒2小時，冷卻至室溫，得到氧化鑭粉末，其比表面積為28m2/g，松裝比重為0.49g/cm3。所制備的低松裝比重、大比表面積氧化鑭的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片如圖2所示，所得的氧化鑭為50～100nm細小顆粒組成的大團聚體，團聚體表面形狀類似于蜂窩或珊瑚表面，因此具有較高的比表面積。
實施例3取0.25mol/L氯化釤溶液200ml放入1000ml燒杯中，加入2.0ml，0.1wt％的聚氧乙烯，攪拌均勻；另取300ml碳酸氫銨和氨水的混合液1.0mol/L(混合摩爾比例為1∶10)，攪拌加入到氯化釤溶液中進行沉淀，陳化，過濾后，用純水洗滌濾餅，沉淀物在140℃干燥，在馬弗爐中800℃煅燒2小時，冷卻至室溫，得到氧化釔粉末，其比表面積為36m2/g，松裝比重為0.50g/cm3。所制備的低松裝比重、大比表面積氧化釤的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示的照片如圖3所示，所得的氧化釤為50～100nm細小顆粒組成的大團聚體，團聚體表面形狀類似于蜂窩或珊瑚表面，因此具有較高的比表面積。
實施例4取0.5mol/L氯化鈥溶液200ml放入500ml燒杯中，加入5ml，4wt％的硬脂酸銨，攪拌均勻；另取2mol/L氨水200ml，攪拌加入到氯化鈥溶液中進行沉淀，陳化，過濾后，用純水洗滌濾餅，沉淀物在120～140℃干燥，在馬弗爐中800℃煅燒2小時，冷卻至室溫，得到氧化鈥粉末，比表面積為75m2/g，松裝比重為0.35g/cm3。
實施例5大比表面積稀土氧化物(釤、釓、銪)的制備，按重量比釤∶釓∶銪＝0.4∶0.4∶0.2配成0.35mol/L硝酸稀土溶液200ml放入1000ml燒杯中，同時加入5ml，1wt％的聚丙烯酸，攪拌均勻；另取1.0mol/L氫氧化鈉溶液500ml；攪拌加入到硝酸稀土溶液中進行沉淀；陳化1小時，過濾、洗滌、真空抽濾，140℃干燥，在馬弗爐中800℃煅燒2小時，冷卻至室溫，得到上述稀土氧化物粉末，其比表面積為36m2/g，松裝比重為0.25g/cm3。
綜上所述，本發(fā)明目所采用的方法是向稀土的可溶性鹽，如硝酸鹽、氯化物溶液中定量地添加表面活性劑，均勻攪拌后，在一定反應(yīng)溫度下，再以添加氨水、氨水與碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，得到稀土氫氧化物或稀土堿式鹽類沉淀，經(jīng)過陳化、過濾，洗滌，干燥，煅燒，得到低松裝比重、大比表面積稀土氧化物。對利用上述方法制備的稀土氧化物的形貌采用高倍電子掃描電鏡進行分析顯示(如說明書附圖1、圖2、圖3)所得的氧化物為50～100nm細小顆粒組成的大團聚體，團聚體表面形狀類似于蜂窩或珊瑚表面，完全不同于采用草酸沉淀或碳酸氫銨作為沉淀劑所得到的結(jié)晶狀況良好稀土氧化物，因此具有較高的比表面積。
權(quán)利要求
1.一種大比表面稀土氧化物REO，其中，RE為La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y中的單一稀土元素或一種以上的稀土元素，該稀土氧化物REO是上述稀土元素的單一稀土氧化物或上述一種以上的稀土元素的稀土氧化復(fù)合物，其特征在于該稀土氧化物REO的比表面積為10～200m2/g，其松裝比重為0.25～1.0g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大比表面稀土氧化物REO，其特征在于所述的稀土氧化物REO是La2O3、Pr6O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、Y2O3和Sc2O3中的一種或一種以上的復(fù)合物。
3.一種制備權(quán)利要求1或2所述的大比表面稀土氧化物REO的方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)以稀土的硝酸鹽或氯化物溶液為原料，濃度為0.1～2.5mol/L；(2)向稀土的硝酸鹽或氯化物溶液中聚乙二醇、聚氧乙烯、聚丙乙烯或硬脂酸銨表面活性劑，其添加量為溶液濃度1～2000ppm；(3)向步驟(2)中的得到的溶液中，在溫度為15～80℃條件下，添加氨水、氨水與碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液，添加的濃度以M+計算為0.2～3.0mol/L，其中，M+為NH4+、K+、Na+，添加過程中，不斷攪拌，得到稀土沉淀物；(4)在沉淀溫度陳化1～8小時；(5)把沉淀物沉降、過濾、洗滌，于50～220℃干燥；(6)將干燥物于500～1000℃煅燒，得到產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(1)中的稀土的硝酸鹽或氯化物溶液的濃度為0.3～0.8mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的添加的氨水和碳酸氫銨的混合溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比值為1∶20～1∶2。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的添加的氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，其添加量為理論用量的100％～300％，即M+(mol)/RE3+(mol)＝3～9。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的添加氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，其優(yōu)選添加量為理論用量的110～150％，即M+(mol)/RE3+(mol)＝3.3～4.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的添加的氨水、氨水和碳酸氫銨的混合溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，添加的濃度以[M+]計算為0.5～1.5mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中，所述的沉淀反應(yīng)的溫度為20～50℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，所述的沉淀完成后，在沉淀反應(yīng)溫度下陳化1～5小時。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(5)中，所述的干燥的溫度為120℃～200℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(6)中，所述的煅燒的溫度為600～900℃。
全文摘要
一種低松裝比重、大比表面稀土氧化物REO及其制備方法。大比表面稀土氧化物REO，其中，RE為La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y中的單一或一種以上的稀土元素，該稀土氧化物REO是上述稀土元素中的單一或一種以上的稀土元素的稀土氧化復(fù)合物，該稀土氧化物REO的比表面積為10～100m
文檔編號C01F17/00GK1749169SQ200410077830
公開日2006年3月22日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者龍志奇, 崔大立, 張順利, 崔梅生, 張國成 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研稀土新材料股份有限公司