粉体的方法
【专利摘要】本发明涉及一种熔盐法合成Dy2TiO5粉体的方法，包括以下步骤：(1)将氧化镝、氧化钛和碱金属盐球磨混合均匀，得到混合粉料；(2)将步骤(1)所得混合粉料干燥6～10h；(3)将步骤(2)干燥所得的物料研磨后，预压成型；(4)将步骤(3)预压成型后的物料升温至800℃～1400℃，保温煅烧1～4h；(5)洗涤、干燥：将步骤(4)所得煅烧后的物料研磨，再用去离子水洗涤，过滤，将固体干燥，即得。发明通过熔盐法合成Dy2TiO5粉体，与溶胶-凝胶工艺相比较，无需凝胶过程，工艺简单、合成速度快、生产成本低；制得的粉体晶粒小、尺寸均匀、分散性好，无晶粒粘连团聚现象。
【专利说明】一种熔盐法合成Dy2T i O5粉体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及Dy2T15粉体的制备方法，具体涉及一种熔盐法合成Dy 21105粉体的方法，属无机非金属材料领域。
【背景技术】
[0002]稀土钛酸盐具有较高的初始热中子吸收能力和独特的中子吸收效率，具有良好的抗辐照性能，其熔点高、热膨胀率小。在现阶段的核产业中，主要使用富含kiB的碳化硼等材料作为核反应堆控制棒以及屏蔽保护材料，这主要是由于kiB具有高的热中子吸收截面，然而由于kiB在受到辐照后会发生(η，α)反应，产生膨胀现象，影响其使用的稳定性，导致其使用寿命减短；而萤石结构的镧系氧化物基陶瓷表现出良好的抗辐射损伤性能，其中以钛酸镝陶瓷制备的控制棒已经在俄罗斯的MIR反应堆中安全运行，从1995年开始，钛酸镝陶瓷已经被应用于俄罗斯WER-1000核电机组(VD Risovany, EE Varlashova, DNSuslovj Dysprosium titanate as an absorber material for control rods, J.Nuc1.Mater.，2000, 281:84-89)。钛酸镝陶瓷具有在中子辐射后不放出气体和加工过程不产生放射性废物等优点，是一种极具发展潜力的中子吸收材料和核反应堆控制棒材料。作为制备高中子吸收效率的Dy2T15陶瓷的原料，Dy 2Ti05粉体应具有高纯度、粒度均匀、分散性良好等特点，因此，Dy2T15粉体的制备研宄具有重要意义。
[0003]Amit Sinha等人以Dy2O3, T12为原料，以MoO 3为稳定剂，采用固相法合成了Dy2T15^ 体(Development of dysprosium titanate based ceramics, J.Am.Ceram.Soc.，2005，88 [4]: 1064-1066)。ChoongHwan Jung 等人以 Dy2O3, T12^ 原料，以 MoO 3为稳定剂，采用溶胶-凝胶法合成工艺合成了 Dy2T15粉体，(Synthesis and sinteringstudies on Dy2Ti05prepared by polymer carrier chemical process, J.Nucl.Mater.，2006，354:137-142)。然而，上述方法均存在一些不足，比如:在固相法合成粉体过程中，所需煅烧温度高，制备出的粉体团聚现象严重，晶粒粗大，烧结活性低；在溶胶-凝胶合成粉体过程中，反应所需时间长，产量低，生产效率低，大量制备过程中，需要消耗大量有机物，污染环境。
[0004]熔盐法作为制备氧化物陶瓷粉体新工艺，可降低合成温度，并在一定程度上缩短反应时间；在熔盐法合成无机粉体的过程中，熔盐介质始终位于产物的颗粒之间，阻止了产物颗粒之间团聚，使获得的粉体具有良好的分散性；熔盐法可有效地控制粉体产物晶体颗粒的形状和尺寸；通过改变熔盐的种类和用量，体系的反应温度，反应时间以及添加剂的加入可有效控制熔盐法所合成晶体的形貌。此外，利用熔盐法有利于去除产物中的杂质，获得高纯度的反应产物具有快速高效、节能环保等优点。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，该方法工艺简单、生产成本低、制备周期短，所制得的产品晶粒尺寸均匀、分散效果好。
[0006]本发明技术方案如下:
[0007]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，以氧化镝、氧化钛为原料，以碱金属盐为熔盐介质，该方法包括以下步骤:
[0008](I)混料:将氧化镝、氧化钛和碱金属盐球磨混合均匀，得到混合粉料；
[0009]所述氧化镝:氧化钛按摩尔比1: (0.8?1.2)配料，所述碱金属盐:(氧化镝+氧化钛)的质量比为(0.5?3):1 ；
[0010](2)干燥:将步骤⑴所得混合粉料在60?100°C下干燥6?1h ;
[0011](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得的物料研磨后，预压成型；
[0012](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料按3?7V Mn的升温速率从室温升温至800 °C?1400 °C，保温煅烧I?4h ;
[0013](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料研磨，再用去离子水洗涤，过滤，将固体在60?100°C下干燥6?1h,即得Dy2T15粉体。
[0014]根据本发明，优选的，步骤⑴中所述的氧化镝为Dy2O3，所述的氧化钛为T12，所述的碱金属盐为NaCl、KCl或/和LiCl，球磨介质为无水乙醇；
[0015]优选的，所述氧化镝:氧化钛按摩尔比1:1配料，所述碱金属盐:(氧化镝+氧化钛)的质量比为(0.5?1.5):1。
[0016]根据本发明，优选的，步骤(3)中预压成型的压力为50?200Mpa。预压成型以保持熔盐与原料之间紧密结合，促进反应的进行。
[0017]根据本发明，优选的，步骤⑷中煅烧温度为1150?1250°C。
[0018]根据本发明，优选的，步骤(5)中用去离子水洗涤时同时对物料进行超声处理。超声处理可促进碱金属盐的溶解，并提高粉体的分散性。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]1、本发明通过熔盐法合成Dy2T15粉体，与溶胶-凝胶工艺相比较，无需凝胶过程，工艺简单、合成速度快、生产成本低；有利于细化晶粒和提高粉体的分散性；本发明所得Dy2T15粉体平均粒径2?3 μπι。
[0021]2、本发明采用熔盐法，熔盐清洗后可重复利用，降低生产成本，且制得的粉体晶粒小、尺寸均匀、分散性好，无晶粒粘连团聚现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例1所制得的样品的X射线衍射图谱。
[0023]图2为本发明实施例1所制得的样品的SEM照片。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
[0025]实施例中所用原料均为常规原料，所用设备均为常规设备，市购产品。
[0026]实施例中球磨介质为无水乙醇。
[0027]实施例1:
[0028]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，步骤如下:
[0029](I)混料:称取 41g Dy203、9g Ti02、75gNaCl，将 Dy203、Ti0#P NaCl 置于高速混合球磨机中混合均匀，得到混合粉料；粉料中Dy203:Ti0^尔比为1:1，NaCl质量与Dy 203、T12总质量比为1.5:1 ;
[0030](2)干燥:将步骤(I)中所述混合粉料置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥1h ;
[0031](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得的物料置于研钵中，经过研磨后，在压力为50MPa下预压成型；
[0032](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料置于在箱式炉中，以5°C /min的升温速率从室温升温至1200°C，保温煅烧Ih ;
[0033](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料进行研磨，研磨后的粉体在超声机中用去离子水洗涤后，静置或者抽滤将上清液去掉，进行3?5次洗涤后，置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥10h，即得Dy2T15粉体。
[0034]将本实施例制备得到的Dy2Ti05?体测试X射线衍射图谱和SEM照片，如图1、2所不O
[0035]由图1可知，所得到的粉体产物为Dy2T15粉体。由图2可知，所得到的Dy 21105粉体的平均粒径约2?3 μπι，粒径分布均匀，分散性好，无晶粒粘连团聚现象。
[0036]实施例2:
[0037]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，步骤如下:
[0038](I)混料:称取 41g Dy203、9g Ti02、10gNaCl，将 Dy203、Ti0jP NaCl 置于高速混合球磨机中混合均匀，得到混合粉料；粉料中Dy2O3:1102摩尔比为1:1，NaCl质量与Dy2O3J12总质量比为2:1的原料；
[0039](2)干燥:将步骤(I)中所述混合粉料置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥1h ;
[0040](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得物料置于研钵中，经过研磨后，在压力为150MPa下预压成型；
[0041](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料置于在箱式炉中，以5°C /min的升温速率从室温升温至1150°C，保温煅烧2h ;
[0042](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料进行研磨，研磨后的粉体在超声机中用去离子水洗涤后，静置或者抽滤将上清液去掉，进行3?5次洗涤后，置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥10h，即得Dy2T15粉体。
[0043]实施例3:
[0044]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，步骤如下:
[0045](I)混料:称取 41g Dy203、9g Ti02、50g KC1，将 Dy203、Ti0jP KCl 置于高速混合球磨机中混合均匀，得到混合粉料；粉料中07203:1102摩尔比为1:1，1((:1质量与Dy 203、1102总质量比为1:1的原料；
[0046](2)干燥:将步骤(I)中所述混合粉料置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥1h ;
[0047](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得的物料置于研钵中，经过研磨后，在压力为10MPa下预压成型；
[0048](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料置于在箱式炉中，以5°C /min的升温速率从室温升温至1250°C，保温煅烧2h ;
[0049](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料进行研磨，研磨后的粉体在超声机中用去离子水洗涤后，静置或者抽滤将上清液去掉，进行3?5次洗涤后，置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥10h，即得Dy2T15粉体。
[0050]实施例4:
[0051]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，步骤如下:
[0052](I)混料:称取 41g Dy203、9g Ti02、50g LiCl，将 Dy203、Ti0jP LiCl 置于高速混合球磨机中混合均匀，得到混合粉料；粉料中Dy2O3:1102摩尔比为1:1，LiCl质量与Dy203、Ti02总质量比为1:1的原料；
[0053](2)干燥:将步骤(I)中所述混合粉料置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥1h ;
[0054](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得物料置于研钵中，经过研磨后，在压力为150MPa下预压成型；
[0055](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料置于在箱式炉中，以3°C /min的升温速率从室温升温至1250°C，保温煅烧2h ;
[0056](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料进行研磨，研磨后的粉体在超声机中用去离子水洗涤后，静置或者抽滤将上清液去掉，进行3?5次洗涤后，将所得粉体置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥10h，即得Dy2T15粉体。
[0057]实施例5:
[0058]一种熔盐法合成Dy2T15粉体的方法，步骤如下:
[0059](I)混料:称取 41g Dy203、9g T12UOOg NaCl-KCl，NaCl-KCl 质量比为 1: 1，将Dy203、Ti0jP NaCl-KCl置于高速混合球磨机中混合均匀，得到混合粉料；粉料中Dy2O3 = T12摩尔比为1:1，NaCl-KCl质量与Dy203、T12总质量比为2:1的原料；
[0060](2)干燥:将步骤(I)中所述混合粉料置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥1h ;
[0061](3)预压成型:将步骤(2)干燥所得的物料置于研钵中，经过研磨后，在压力为150MPa下预压成型；
[0062](4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料置于在箱式炉中，以5°C /min的升温速率从室温升温至1250°C，保温煅烧2h ;
[0063](5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料进行研磨，研磨后的粉体在超声机中用去离子水洗涤后，静置或者抽滤将上清液去掉，进行3?5次洗涤后，将所得粉体置于鼓风烘箱内，在80°C下鼓风干燥10h，即得Dy2T15粉体。
[0064]需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种熔盐法合成07 21105粉体的方法，以氧化镝、氧化钛为原料，以碱金属盐为熔盐介质，该方法包括以下步骤: (1)混料:将氧化镝、氧化钛和碱金属盐球磨混合均匀，得到混合粉料； 所述氧化镝:氧化钛按摩尔比1: (0.8?1.2)配料，所述碱金属盐:(氧化镝+氧化钛)的质量比为(0.5?3):1 ； (2)干燥:将步骤⑴所得混合粉料在60?1001:下干燥6?10匕； (3)预压成型:将步骤(2)干燥所得的物料研磨后，预压成型； (4)煅烧:将步骤(3)预压成型后的物料按3?代的升温速率从室温升温至8001:?14001，保温煅烧1?处； (5)洗涤、干燥:将步骤(4)所得煅烧后的物料研磨，再用去离子水洗涤，过滤，将固体在60?1001:下干燥6?10匕，即得072丁105粉体。
2.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤⑴中所述的氧化镝为07203，所述的氧化钛为1102，所述的碱金属盐为似口、或/和1101。
3.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤⑴中所述氧化镝:氧化钛按摩尔比1 配料。
4.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤⑴中所述碱金属盐:(氧化镝+氧化钛)的质量比为(0.5?1.5):1。
5.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤⑶中预压成型的压力为50?2001%。
6.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤⑷中煅烧温度为1150?12501。
7.根据权利要求1所述的熔盐法合成21105粉体的方法，其特征在于，步骤(5)中用去离子水洗涤时同时对物料进行超声处理。
【文档编号】C01G23/00GK104477977SQ201410772948
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】张玉军, 郭学, 龚红宇, 马丽, 张钊, 赵新巧 申请人:山东大学