專(zhuān)利名稱(chēng)：制備釔－摻雜納米氧化鋯粉體快速固液分離的共沉淀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)共沉淀方法，尤其涉及利用無(wú)機(jī)絡(luò)合共沉淀、固液快速分離的方法。
背景技術(shù)：
共沉淀技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室和批量生產(chǎn)方面，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，應(yīng)用比較廣泛。但當(dāng)不同組分沉淀?xiàng)l件pH值相差較大時(shí)，不利于組分均勻性、易造成某種組分的流失，往往通過(guò)提高pH值或比理論計(jì)算外加一定的量以擬補(bǔ)流失，從而增加原料用量，提高原料成本。另外，通常工藝的沉淀在水洗過(guò)程中，沉淀容易成為膠態(tài)、過(guò)濾性差，從而不能充分除去殘留的雜質(zhì)，而且固-液分離困難，水洗速度很慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中Y、Zr元素沉淀pH值差距大、沉淀不完全、組分分布不均勻及沉淀物水洗過(guò)濾性差等不足之處，提供一種原料成本低、產(chǎn)物組分均勻性好、制備周期短、收率高、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單的方法。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)制備釔-摻雜納米氧化鋯粉體快速固液分離的共沉淀方法，包括如下步驟(1)將ZrOCl2·8H2O制成濃度為500～1000g/L的透明溶液；(2)在上述透明溶液中加入氧化釔，待其完全溶解后加去離子水稀釋至濃度為200～400g/L，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液，且過(guò)氧化氫與鋯元素mol比為0.5～1.0，獲取ZrOCl2的混合液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；(3)取定量去離子水用氨水調(diào)制成pH值為8～9做底液，將ZrOCl2的混合溶液和氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，并且不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH在8～9之間，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化；(4)進(jìn)行固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-；(5)洗滌完成后，進(jìn)行抽濾，制得濾餅，再將濾餅放于烘箱中進(jìn)行干燥，干燥后的濾餅過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h，球磨0.5h，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
所述步驟(3)的攪拌陳化時(shí)間為30～60min，于35～45℃；所述步驟(4)的用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-的洗滌次數(shù)為3～5次；本發(fā)明的有益效果是利用無(wú)機(jī)絡(luò)合劑H2O2提高了Y摻雜的納米ZrO2粉體組分的均勻性，減少了沉淀劑用量，提高了沉淀物的過(guò)濾性，降低了原料成本，縮短了制備周期、提高了收率，簡(jiǎn)化了固液分離過(guò)程，改善了操作環(huán)境。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例中所用原料，均采用市售的分析純或工業(yè)純?cè)稀?br> 實(shí)施例1稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入150ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至300ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液25ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化40min于40℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌4次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5h，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例2稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入200ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至360ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液25ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化30min于40℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌5次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5h，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例3稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入150ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至320ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液25ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為9做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為9，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化40min于35℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌5次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5h，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例4稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入180ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至300ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液25ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化30min于35℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌4次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例5稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入150ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至400ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液30ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化60min于40℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌3次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例6稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入160ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至250ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液30ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化50min于35℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌4次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例7稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入150ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至300ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液30ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化35min于36℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌5次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例8稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入105ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至400ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液15ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化～42min于35℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌3次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后煅燒于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例9稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入200ml去離子水溶液。至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至350ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液20ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入200ml去離子水調(diào)成pH為8做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化40min于42℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌4次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
實(shí)施例10稱(chēng)取103g含8H2O的ZrOCl2(含有0.3mol的Zr4+)，加入120ml去離子水溶液，至原料完全溶解，制成澄清溶液；加入氧化釔2.1g，待其完全溶解后加去離子水稀釋至450ml，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液22ml，獲取混合溶液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；取1500ml燒杯，加入190ml去離子水調(diào)成pH為8.5做底液，將上述混合溶液和6mol/L的氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，同時(shí)不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH為8.5，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化40min于38℃；然后固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-，并重復(fù)洗滌4次；將洗滌完成、抽濾后的濾餅在烘箱干燥后過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h、球磨0.5，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
本發(fā)明的Y摻雜的納米ZrO2粉體組分均勻，其組分偏差由現(xiàn)有技術(shù)的19.4％降至8.9-10.4％；沉淀過(guò)程氨水用量明顯減少30～50％，降低了原料成本；固液分離(即抽濾)時(shí)間減少60％以上，從而提高了產(chǎn)物收率。
權(quán)利要求
1.一種制備釔-摻雜納米氧化鋯粉體快速固液分離的共沉淀方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將ZrOCl2·8H2O制成濃度為500～1000g/L的透明溶液；(2)在上述透明溶液中加入氧化釔，待其完全溶解后加去離子水稀釋至濃度為200～400g/L，在室溫及攪拌的情況下，緩慢滴加過(guò)氧化氫溶液，且過(guò)氧化氫與鋯元素mol比為0.5～1.0，獲取ZrOCl2的混合液，放置一段時(shí)間無(wú)氣泡放出；(3)取定量去離子水用氨水調(diào)制成pH值為8～9做底液，將ZrOCl2的混合溶液和氨水兩種溶液同時(shí)滴定于底液中，并且不斷攪拌使沉淀反應(yīng)物混合均勻，控制兩者的滴加速度以保持pH在8～9之間，滴定完成后得到的沉淀懸浮液，繼續(xù)攪拌陳化；(4)進(jìn)行固液分離，將得到的白色沉淀用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-；(5)洗滌完成后，進(jìn)行抽濾，制得濾餅，再將濾餅放于烘箱中進(jìn)行干燥，干燥后的濾餅過(guò)100目篩，然后于800℃煅燒1h，球磨0.5h，即可獲得Y組分均勻摻雜的納米ZrO2粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1快速固液分離的共沉淀方法，其特征在于，所述步驟(3)的攪拌陳化時(shí)間為30～60min于35～45℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1快速固液分離的共沉淀方法，其特征在于，所述步驟(4)的用去離子水洗滌除去NH4+和Cl-的洗滌次數(shù)為3～5次。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備釔－摻雜納米氧化鋯粉體快速固液分離的共沉淀方法(1)將ZrOCl
文檔編號(hào)C01G25/02GK1837059SQ200610013408
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者徐明霞, 田玉明, 趙今偉, 梁輝 申請(qǐng)人:天津大學(xué)