一种白色纯氧化铈的制备方法
【专利摘要】一种白色纯氧化铈的制备方法，包括以下步骤：（1）按化学计量比称取氯化铈与碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或者碱金属强碱；（2）将步骤（1）中称取的反应物放入球磨机中球磨0.5~2小时，取出球磨料和磨球，在40~60℃鼓风烘箱中干燥1~4小时后，再放入球磨机中球磨0.5~2小时；（3）将步骤（2）中球磨后的产物直接放入马弗炉，以1~15℃/min的升温速率从室温升至600~1000℃，保温1~8小时后随炉冷却至室温，再洗涤、过滤、干燥。本发明产物白度高、粒度小、分散性好、大小均匀；且设备要求低，合成产率高，无需添加任何添加剂等特点，合成过程绿色环保，生产成本低廉，非常适合于工业化生产。
【专利说明】
一种白色纯氧化铈的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种白色纯氧化铈的制备方法，属于稀土材料技术领域。 技术背景
[0002] 氧化铈被广泛用作玻璃脱色剂、抛光材料、紫外吸收材料以及催化材料。目前，普 通氧化铈产品通常呈黄色或淡黄色，工业上主要通过焙烧沉淀法制备的草酸铈、碳酸铈、氢 氧化铈等前驱体铈化合物得到。然而，高级光学玻璃的脱色、澄清和抛光以及陶瓷坯料中的 暖色剂要用到的是白色氧化铈。白色氧化铈有三种制备方法已申请专利:第一种是公开号 为⑶1190692的日本专利，采用铈盐加硼络合处理后焙烧得到白色氧化铈，但是该法工艺复 杂，成本高昂；第二种是公开号为CN 1071144 A的中国专利，采用在铈盐或者黄色氧化铈中 加入硫酸或者硫酸铵形成硫酸铈盐或者硫酸铈铵复盐后焙烧得到白色氧化铈，但是制备过 程中会产生大量S0 2、S03气体，对环境的污染影响比较大，产品白度不够，颜色微带黄色，同 时产品比重过大，满足不了精细抛光粉悬浮性要求;第三种就是公开号为CN 1779691 A的 中国专利，采用对铈化合物氟化增白处理处理后焙烧得到白色，公开号为CN 1986415 A的 中国专利在此基础上掺杂稀土钕进一步提高氧化铈白度，但是制备工艺复杂，成本高昂，危 险性大，对环境污染大，特别是掺杂钕后白度增加，但是氧化铈纯度降低后会降低其对玻璃 的脱色和澄清作用以及其抛光效果。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提出一种白色纯氧化铈的制备方法，以常见的氯化铈为铈源，通 过焙烧机械化学法制备的前驱体，便可得到大小均匀，分散性好的白色纯氧化铈，原料易 得、工艺简单、成本低廉、绿色环保。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0005] 本发明所述的一种白色纯氧化铈的制备方法，包括以下步骤。
[0006] (1)按化学计量比称取氯化铈与碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或者碱金属强碱。
[0007] (2)将步骤(1)中称取的反应物放入球磨机中球磨0.5~2小时，取出球磨料和磨球， 在40~60 °C鼓风烘箱中干燥1~4小时后，再放入球磨机中球磨0.5~2小时。
[0008] (3)将步骤(2)中球磨后的产物直接放入马弗炉，以卜15°C/min的升温速率从室温 升至600~1000°C，保温1~8小时后随炉冷却至室温，再洗涤、过滤、干燥，即得最终产物。
[0009] 本发明步骤(1)中所述的氯化铈为水合氯化铈或无水氯化铈。
[0010] 本发明步骤⑴中所述的碱金属碳酸盐为Li2C03、Na2C03、Na2C〇3 · 10H2〇、Na2C03 · 7H2〇 或 K2C03〇
[0011] 本发明步骤(1冲所述的碱金属碳酸氢盐为NaHC03、NaHC03· IOH2O或KHC03。
[0012] 本发明步骤⑴中所述的碱金属强碱为NaOH或Κ0Η。
[0013] 本发明步骤(2)中所述的球磨机为行星式球磨机、搅拌磨或者振动磨。
[0014] 本发明步骤(2)中所述的球磨罐为不锈钢、玛瑙、刚玉、聚四氟乙烯或尼龙球磨罐， 磨球为钇锆氧化物陶瓷、不锈钢、玛瑙或刚玉磨球。
[0015] 本发明的主要特点是：（1)产物氧化铈是白度高、粒度小、分散性好、大小均匀的高 纯白色粉体;（2)本专利以普通的氯化铈盐和碱金属盐或碱为原料，通过煅烧机械化学法制 备的前驱体制备白色氧化铈，设备要求低，合成产率高，无需添加任何添加剂等特点，合成 过程绿色环保，生产成本低廉，非常适合于工业化生产。
【附图说明】
[0016] 图1实施例1中样品XRD图谱，与Ce〇2的JCDPF号43-1002的相吻合。
[0017]图2实施例1中样品的扫描电镜照片，如图所示，氧化铈粒子为球形，分散均匀，无 明显团聚现象。
[0018] 图3对比实施例2中样品的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0019] 本发明将通过以下实施例和作进一步说明。
[0020] 实施例1。
[0021] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨1小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10 °C /min 的升温速度从室温升温至800°C后，保温1小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得 白色氧化铺。
[0022] 实施例2。
[0023] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨1小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10 °C / min的升温速度从室温升温至800°C后，保温2小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0024] 实施例3。
[0025] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里60 °C干燥3小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10 °C/ min的升温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0026] 实施例4。
[0027] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5 °C/min 的升温速度从室温升温至800°C后，保温6小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得 白色氧化铺。
[0028] 实施例5。
[0029] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨0.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10°C/ min的升温速度从室温升温至900°C后，保温1小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0030] 实施例6。
[0031] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里60 °C干燥3小时后，再球磨1小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10 °C / min的升温速度从室温升温至800°C后，保温2小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0032] 实施例7。
[0033] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里50 °C干燥3小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5 °C / min的升温速度从室温升温至900°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0034] 实施例8。
[0035] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里40 °C干燥4小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C/ min的升温速度从室温升温至900°C后，保温6小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0036] 实施例9。
[0037] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨1。5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10 °C / min的升温速度从室温升温至800°C后，保温1小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即 得白色氧化铈。
[0038] 实施例10。
[0039] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨2小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥2小时后，再球磨1小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C /min的 升温速度从室温升温至800°C后，保温2小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白 色氧化铺。
[0040] 实施例11。
[0041] 准确称取7.09g六水合氯化铺、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥3小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5°C/min的升 温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白色 氧化铺。
[0042] 实施例12。
[0043] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里50 °C干燥4小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C /min 的升温速度从室温升温至800°C后，保温6小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得 白色氧化铺。
[0044] 实施例13。
[0045] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨2小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥2小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5°C/min的升 温速度从室温升温至900°C后，保温1小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白色 氧化铺。
[0046] 实施例14。
[0047] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨2小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥4小时后，再球磨1小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C /min的 升温速度从室温升温至900°C后，保温2小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白 色氧化铺。
[0048] 实施例15。
[0049] 准确称取7.09g六水合氯化铺、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨2小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60°C干燥3小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以10°C/min 的升温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得 白色氧化铺。
[0050] 实施例16。
[0051 ] 准确称取7.09g六水合氯化铈、2.22g无水碳酸锂置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥3小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C /min的 升温速度从室温升温至900°C后，保温6小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白 色氧化铺。
[0052] 实施例17。
[0053] 准确称取7.09g六水合氯化铈、4.15g无水碳酸钾置于250ml球尼龙磨罐中，加入 50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓风 干燥箱里60 °C干燥2小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以15 °C /min的 升温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白 色氧化铺。
[0054] 实施例18。
[0055] 准确称取7.09g六水合氯化铺和8.58g十水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨2小时后，取出球磨料和磨球在鼓 风干燥箱里60 °C干燥2小时后，再球磨2小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5 °C /min的 升温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得白 色氧化铺。
[0056] 对比实施例1。
[0057] 准确称取7.09g六水合氯化铺和3.18g无水碳酸钠置于250ml球尼龙磨罐中，加 入50g不同尺寸纪错氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1.5小时后，取出球磨料和磨球在 鼓风干燥箱里60°C干燥4小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物经过洗涤，过滤，干燥后， 放入马弗炉以15°C/min的升温速度从室温升温至800°C后，保温4小时，随炉冷却至室温，即 得对比氧化铈样品。
[0058] 对比实施例2。
[0059] 准确称取10g五水碳酸铈置于250ml球尼龙磨罐中，加入50g不同尺寸氧化钇锆陶 瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨料和磨球在鼓风干燥箱60°C干燥4小时后 再球磨1.5小时，球磨产物放入马弗炉以15°C/min的升温速度先从室温升温至800°C后，保 温4小时，随炉冷却至室温，即得对比氧化铈样品。
[0060] 对比实施例3。 准确称取l〇g五水碳酸铺和l〇g氯化钠置于250ml球尼龙磨罐中，加入50g不同尺寸氧化 钇锆陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨1小时后，取出球磨样品鼓风干燥箱60°C干燥3小时后 在球磨1.5小时，得产物前驱体直接放入马弗炉以15°C/min的升温速度从室温升温至800°C 后，保温4小时，随炉冷却至室温，经过洗涤，过滤，干燥，即得对比氧化铈样品。
[0061] 表1为以上各个实施例和对比实施例中氧化铈的三种白度值
【主权项】
1. 一种白色纯氧化铈的制备方法，其特征是包括以下步骤： (1) 按化学计量比称取氯化铈与碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或者碱金属强碱； (2) 将步骤（1)中称取的反应物放入球磨机中球磨0.5~2小时，取出球磨料和磨球，在40 ~60 °C鼓风烘箱中干燥1~4小时后，再放入球磨机中球磨0.5~2小时； (3) 将步骤(2)中球磨后的产物直接放入马弗炉，以1~15°C/min的升温速率从室温升至 600~1000 °C，保温1~8小时后随炉冷却至室温，再洗涤、过滤、干燥。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(1)中所述的氯化铈为水合氯化铈或 无水氯化铈。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是本发明步骤(1)中所述的碱金属碳酸盐为 Li2C〇3、Na2C〇3、Na2C〇3 · 10H2〇、Na2C〇3 · 7H20或K2CO3。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1)中所述的碱金属碳酸氢盐为 NaHC03、NaHC〇3 · 10H20或KHC03。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1)中所述的碱金属强碱为NaOH或 K0H〇6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2)中所述的球磨机为行星式球磨 机、搅拌磨或者振动磨。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(2)中所述的球磨罐为不锈钢、玛瑙、 刚玉、聚四氟乙烯或尼龙球磨罐，磨球为钇锆氧化物陶瓷、不锈钢、玛瑙或刚玉磨球。
【文档编号】C01F17/00GK106044829SQ201610351090
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】陈伟凡, 卓明鹏, 方晓辰, 周文威, 郭兰玉, 谢水军
【申请人】南昌大学