一种含有氧氯化镧结构的镧铈氧化物粉体的制备方法与流程

本发明涉及的是一种以（laxce1-x）cl3（0.36≥x≥0.33）液为原料，碳酸钠为沉淀剂，合成含有氧氯化镧（laocl）结构的镧铈氧化物粉体材料的方法，属于稀土应用材料科学技术领域。

背景技术：

目前，随着新材料技术的发展，含有氧氯化结构的稀土物展现出良好的应用性能，用于催化材料、电解质材料和制备高纯的硼化物和增感材料等领域，可以极大的极高相应材料的使用性能。含有laocl结构的镧铈氧化物粉体可使用在x射线增感屏的抛光材料、改善电解质的物化性质以及增感玻璃制造和其他增感材料的制备等领域。

任万忠、陈小平、刘素兰、于维谦等在《烟台师范学院学报》中的《氧氯化镧在冰晶石-naf-al2o3熔体中的溶解度》一文中公开了一种采用气相水解法制备氧氯化镧的方法，其主要内容是：将la2o3用浓盐酸溶解,蒸干转化成含结晶水的单一稀土氯化物lacl3·7h2o，放置到石英水解炉中，通入氩气保护气体，在375℃时进行水解反应，2h后温度升至800℃继续反应，待石英水解炉出口无hcl气体放出时，证明已完全反应生成了laocl。最后将氧氯化镧置于保护气氛下，采用等温饱和法制备出了含有氧氯化镧的冰晶石-naf-al2o3熔体电解质。若借鉴上述方法制备含有氧氯化镧的镧铈氧化物粉体，主要存在以下缺点：

1、需要保护气氛的存在，以防止氯离子在高温下的流失；

2、设备复杂，需要特殊的石英水解炉；

3、采用氧化氯化与所需材料进行高温固溶合成，易造成laocl相的偏析，从而使得材料成分不均匀。

4、工艺复杂，工业化成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以（laxce1-x）cl3（0.36≥x≥0.33）液为原料，碳酸钠溶液为沉淀剂，可工业化生产的一种含有laocl结构的镧铈氧化物粉体的制备方法。

本发明的技术方案如下“”

一种含有氧氯化镧（laocl）结构的镧铈氧化物粉体的制备方法，具体步骤如下：

（1）以（laxce1-x）cl3为原料，配制成浓度为0.9～1.8mol/l（laxce1-x）cl3溶液，其中0.36≥x≥0.33；

（2）将碳酸钠用去离子水配制成浓度为1～2mol/l的碳酸钠溶液,加入碳酸钠物质的量为n（laxce1-x）：n（na2co3）=1:1.47～1.55，单位：mol：mol；

（3）在反应釜中加入配制好的（laxce1-x）cl3液，开启搅拌，加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，沉淀温度:20～40℃，沉淀时间:60～240min；

（4）沉淀反应完成之后，先用去离子水淋洗镧铈碳酸盐3～5次，每次淋洗用水的物质的量为n（（laxce1-x）cl3）：n（h2o）=1:90，单位：mol：mol；再用（laxce1-x）cl3液淋洗镧铈碳酸盐，淋洗之后的（laxce1-x）cl3液可以再次用于合成氧化镧铈；

（5）将淋洗后的镧铈碳酸盐置于箱式电阻炉中；烧成，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体。

进一步的：

步骤（4）的洗涤过程中，去离子水淋洗完成以后，再用1.22mol/l～1.83mol/l的（laxce1-x）cl3液淋洗1～3次，每次淋洗用的（laxce1-x）cl3液的物质的量为n（（laxce1-x）2co3））：n（（laxce1-x）cl3））=1:1～4，单位：mol：mol。

步骤（5）中的烧成温度为900℃～1100℃，烧成时间为180min～360min。

本发明以氯化镧铈液为原料，碳酸钠为沉淀剂，采用液相正序沉淀，氯化镧铈液淋洗、固液分离后在一定的温度下烧成后，成功制得含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料。本发明通过控制合成过程的影响因素：料液浓度、沉淀剂浓度、沉淀温度及时间、淋洗条件、烧成条件，合成含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料。该工艺流程简短，原材料易得，成本低，沉淀工艺简单，具有实现工业化前景；通过控制沉淀条件、洗涤条件、烧成条件使得游离态的氯离子，转化为laocl结构，极大的提高了镧铈氧化物在稀土特种研磨、稀土特种催化以及特种玻璃制造等领域二次使用性能。

附图说明

图1为实施例1、2、3的xrd图谱；

图2为实施例4、5、6的xrd图谱；

图3为对比例1、2、3的xrd图谱。

具体实施方式

实施例1：取0.61mol的（la0.35ce0.65）cl3用去离子水配制成1.22mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液；取0.92mol的na2co3用去离子水配制成1.5mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.35ce0.65）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度30±5℃，沉淀时间180min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水54.98mol，洗涤4次，再用1.53mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液洗涤，每次用（la0.35ce0.65）cl3液1.22mol，洗涤2次。固液分离之后，（la0.35ce0.65）2co3直接在1050℃±10℃烧成240min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图1中实施例1的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。实施例2：取0.61mol的（la0.355ce0.645）cl3用去离子水配制成1.22mol/l的（la0.355ce0.645）cl3液；取0.92mol的na2co3用去离子水配制成1.5mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.355ce0.645）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间60min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水54.98mol，洗涤3次，再用1.22mol/l的（la0.355ce0.645）cl3液洗涤，每次（la0.355ce0.645）cl3液2.44mol，洗涤4次。固液分离之后，（la0.355ce0.645）2co3直接在975℃±10℃烧成180min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图1中实施例2的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。

实施例3：取1.22mol的（la0.36ce0.64）cl3用去离子水配制成0.91mol/l的（la0.36ce0.64）cl3液；取1.83mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.36ce0.64）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度25±5℃，沉淀时间240min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水110mol，洗涤5次，再用1.83mol/l的la0.36ce0.64）cl3液洗涤，每次（la0.36ce0.64）cl3液1.22mol，洗涤1次。固液分离之后，（la0.36ce0.64）2co3直接在1010℃±10℃烧成180min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图1中实施例3的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。

实施例4：取0.92mol的（la0.335ce0.665）cl3用去离子水配制成1.1mol/l的（la0.335ce0.665）cl3液；取1.37mol的na2co3用去离子水配制成2mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.335ce0.665）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间240min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水82.5mol，洗涤4次，再用1.5mol/l的（la0.335ce0.665）cl3液洗涤，每次（la0.335ce0.665）cl3液2.75mol，洗涤2次。固液分离之后，（la0.335ce0.665）2co3直接在1000℃±10℃烧成360min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图2中实施例4的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。

实施例5：取0.92mol的（la0.345ce0.655）cl3用去离子水配制成1.1mol/l的（la0.345ce0.655）cl3液；取1.42mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.345ce0.655）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间120min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水82.5mol，洗涤3次，再用1.75mol/l的（la0.345ce0.655）cl3洗涤，每次（la0.345ce0.655）cl3液2.29mol，洗涤2次。将料液分离之后，（la0.345ce0.655）2co3直接在950℃±10℃烧成240min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图2中实施例5的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。

实施例6：取0.92mol的（la0.33ce0.67）cl3用去离子水配制成1.8mol/l的（la0.33ce0.67）cl3液；取1.42mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.33ce0.67）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间120min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水82.5mol，洗涤3次，再用1.75mol/l的（la0.33ce0.67）cl3液洗涤，每次（la0.33ce0.67）cl3液2.29mol，洗涤2次。固液分离之后，（la0.33ce0.67）2co3直接在900℃±10℃烧成300min，即可得到含有laocl结构的镧铈氧化物粉体材料，如图2中实施例6的xrd曲线所示，在镧铈氧化物中含有laocl结构。

对比例1：取0.92mol的（la0.35ce0.65）cl3用去离子水配制成1.8mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液；取1.42mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.35ce0.65）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间120min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水82.5mol，洗涤3次，再用0.5mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液洗涤，每次（la0.35ce0.65）cl3液0.91mol，洗涤1次。固液分离之后，（la0.35ce0.65）2co3直接在800℃±10℃烧成180min，即可得到镧铈氧化物粉体材料，如图3中实对比例1的xrd曲线所示。

对比例2：取0.92mol的（la0.40ce0.60）cl3用去离子水配制成1.8mol/l的（la0.40ce0.60）cl3液；取1.42mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.40ce0.60）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度35±5℃，沉淀时间120min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水82.5mol，洗涤4次，再用2mol/l的（la0.40ce0.60）cl3液洗涤，每次（la0.40ce0.60）cl3液0.91mol，洗涤2次。固液分离之后，（la0.40ce0.60）2co3直接在1200℃±10℃烧成240min，即可得到镧铈氧化物粉体材料，如图3中实对比例2的xrd曲线所示。

对比例3：取1.22mol的（la0.35ce0.65）cl3用去离子水配制成0.92mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液；取1.84mol的na2co3用去离子水配制成1mol/l的na2co3溶液。将配制好的（la0.35ce0.65）cl3液加入反应釜中，开启搅拌，按照一定流量加入碳酸钠溶液，进行沉淀反应，控制沉淀温度50±5℃，沉淀时间240min。沉淀完成之后，先用去离子水洗涤，每次用水110mol，洗涤5次，再用1mol/l的（la0.35ce0.65）cl3液洗涤，每次（la0.35ce0.65）cl3液1.22mol，洗涤3次。固液分离之后，（la0.35ce0.65）2co3直接在1050℃±10℃烧成300min，即可得到镧铈氧化物粉体材料，如图3中实对比例3的xrd曲线所示。