专利名称：一种稀土纳米氧化物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种稀土纳米氧化物的制备方法。
背景技术：
稀土元素独特的4f电子构型，使其具有特殊的光、电、磁、声 等性质，被誉为新材料的宝库。在发光材料、磁性材料、储氢材料、 光学材料等领域曾起过里程碑的作用。将稀土纳米化将更有利于发现 新性质，合成新材料和开拓新应用。稀土纳米材料的应用正在深入开 展，已经取得一些可喜的成果(参考文献洪广言"稀土纳米材料的
应用"稀土信息2007， 284， 15-18)。
稀土纳米氧化物也已取得具有应用价值的成果。由于混合稀土纳 米氧化物表面积大，表面活性高，附着力强，分散性好，将其用于汽 车尾气净化催化剂的实验结果表明，CO50。^的转化率低降4(TC (参 考文献倪嘉纘洪广言稀土新材料及新流程进展北京科学出 版社1998， 103-133);纳米氧化铈对紫外光的吸收优于纳米Ti02, 将成为更优良的紫外吸收剂(参考文献Hong Yuanjia， Hong Guangyan， Wang Dejun UV-vis spectra characters of CeO2 and Ti02 Rare Metals 2002， 21(suppl)， 136-138);稀土纳米氧化物，特别是 Nd203， Ce02用于橡胶的添加剂，能提高橡胶的拉伸强度(参考文 献倪嘉纘洪广言稀土新材料及新流程进展北京科学出版社 1998， 103-133);利用纳米稀土氧化物作为制作灯用三基色荧光粉红
粉Y203:EU的原料，所制得的细颗粒红色荧光粉，在配料时用量减少、 均匀性好、涂覆性能好、亮度稍有提高，由此将能降低成本(参考文 献于德才崔洪涛吴琼洪广言"用纳米稀土氧化物制备细颗粒
的Y203:Eu"红色荧光粉"(功能材料)2001年第32巻(增刊) 248-249);将纳米稀土氧化物用于化学灌浆材料的催化剂，有助于加 快凝固速度，增加强度和粘合力(蒋燕珍邓天宇蒋东超等"一种防 漏外强化学灌浆材料及其制备方法"中国发明专刊专利号 ZL931081823 申请日1993年7月7日)；也已经成功地将纳米稀 土氧化物用于显示屏，起到扩大视域的效果(稀土纳米投影屏替代了 日本屏(科技日报)2002年9月16日头版)。各种应用需要稳定、 批量生产的纳米稀土氧化物的制备方法。
有关于稀土纳米材料制备方面已有很多报导(参考文献洪广言 稀土纳米材料的制备与组装中国稀土学报2006)，所用的方法也甚 多，如醇盐法、溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法、水热法和热分解 法等，这些方法对研究稀土纳米材料制备化学和稀土纳米化合物的形 成机理有着重要的作用，然而大部份方法的制备量少，仅可供性质研 究，而难以提供应用研究所需的产量，为此尽快发展能够批量或小批 量生产稀土的方法成为当务之急。
中科院长春应用化学研究所的专利技术(于德才洪广言董相 廷肖军刘书珍"碳酸盐沉淀法制备稀土氧化物超微粉末"专利号 ZL931037026授权日期1996年7月5日)在上海跃龙有色金属有 限公司进行工业性试验获得成功，在180立升的反应罐中，每批可生
产稀土纳米氧化物3公斤。广东惠州瑞尔化学科技有限公司和江苏卓 群纳米稀土股份有限公司等单位也在开发稀土纳米氧化物的生产。他 们大都采用溶液法，需要进行稀土的氢氧化物和碳酸盐等的沉淀和过 滤，而这些步骤往往是由于沉淀物颗粒细和结晶较差，而成为影响生 产的关键步骤。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土氧化物的制备方法。本发明以稀土 碳酸盐为原料，通过在甘油、柠檬酸、酒石酸等溶液中浸渍，干燥后， 经热分解制得稀土纳米氧化物。本发明方法简便，操作简单，产品纯 度高，粒径可调而均匀，生产成本低，特别有利于工业生产。 本发明制备方法的步骤如下
选择单一稀土碳酸盐或混合稀土碳酸盐为原料；所述的单一稀土 碳酸盐为碳酸镧、碳酸铈、碳酸镨、碳酸钕、碳酸钐、碳酸铕、碳酸 钆、碳酸铽、碳酸镝、碳酸钬、碳酸铒、碳酸铥、碳酸镱、碳酸镥或 碳酸钇；混合稀土碳酸盐为钪、钇和镧系元素的两个或两个以上的混 合碳酸盐。
把单一稀土碳酸盐或混合稀土碳酸盐原料，放入浓度为0.1
0.3mol/L修饰剂的溶液中浸渍，修饰剂为甘油、柠檬酸或酒石酸，待 固体沉降后，倾去溶液，干燥，得到经修饰的稀土碳酸盐；将所得到 经修饰的稀土碳酸盐在600 900。C下灼烧2-6小时，得到纳米稀土氧 化物粉末。
经X射线衍射分析(见图1)和电镜分析(见图2)表明，其为
稀土氧化物，粒径〈100nm。
有益效果本发明方法简便，操作简单，产品纯度高达4N，粒 径可调而均匀，生产成本低，特别有利于工业生产。
图l为不同灼烧温度下制备的Ce02纳米粒子的XRD图。图中， (a)为灼烧温度60(TC,(b)，为灼烧温度70(TC， (c)为灼烧温度(800。C 和(d)为灼烧温度90(TC图。
图2为纳米稀土氧化物的TEM照片(800°C)图。
具体实施方式
实施例1
称取200克碳酸镧，将其放入浓度为O.lmol/L柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸镧，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸镧，将所得到经修饰的碳酸镧在80(TC下灼烧4 小时，得到纳米氧化镧粉末，其粉末粒径为60nm。 实施例2
称取2b0克碳酸铈，将其放入0.3mol/L的甘油的溶液中，溶液 需要浸没碳酸铈，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥后得 到经修饰的碳酸铈，将所得到经修饰的碳酸铈在800。C下灼烧4小时， 得到纳米氧化铈粉末，其粉末粒径为50nm。 实施例3
称取200克碳酸镨，将其放入O.lmol/L的柠檬酸的溶液中，溶 液需要浸没碳酸镨，放置12小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥
后得到经修饰的碳酸镨，将所得到经修饰的碳酸镨经80(TC下灼烧4 小时，则可以得到纳米氧化镨粉末，其粒径为50nm。 实施例4
称取100克碳酸钕，将其放入1立升含0.2mol酒石酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸钕，放置4小时，待固体沉降后，倾去溶液，干 燥后得到经修饰的碳酸钕，将此经修饰的碳酸钕经900。C下灼烧2小 时，则可以得到纳米氧化钕粉末，其粒径为70nm。 实施例5
称取300克碳酸钐，将其放入1立升含O.lmol柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸钐，放置24小时，待固体沉降后，倾去溶液，干 燥后得到经修饰的碳酸钐，将此经修饰的碳酸钐经85(TC下灼烧6小 时，则可以得到纳米氧化钐粉末，其粒径为60nm。 实施例6
称取100克碳酸铕，将其放入1立升含0.3mol甘油的溶液中， 溶液需要浸没碳酸铕，放置12小时，待固体沉降后，倾去溶液，干 燥后得到经修饰的碳酸铕，将此经修饰的碳酸铕经80(TC下灼烧3小 时，则可以得到纳米氧化铕粉末，其粒径为50nm。 实施例7
称取100克碳酸钆，将其放入1立升含O.lmol柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸钆，放置4小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸钆，将此经修饰的碳酸钆经60(TC下灼烧6小时， 则可以得到纳米氧化钆粉末，其粒径为30nm。
实施例8
称取100克碳酸铽，将其放入1立升含O.lmoi酒石酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸铽，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸铽，将此经修饰的碳酸铽经70(TC下灼烧6小时， 则可以得到纳米氧化铽粉末，其粒径为40nm。 实施例9
称取200克碳酸镝，将其放入1立升含0.3mol甘油的溶液中， 溶液需要浸没碳酸镝，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸镝，将此经修饰的碳酸镝经80(TC下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化镝粉末，其粒径为50nm。 实施例10
称取100克碳酸钬，将其放入1立升含O.lmol柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸钬，放置4小时，待固体沉降后，倾去溶液，千燥 后得到经修饰的碳酸钬，将此经修饰的碳酸钬经90(TC下灼烧2小时， 则可以得到纳米氧化钬粉末，其粒径为70nm。 实施例11
称取200克碳酸铒，将其放入1立升含O.lmol柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸铒，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸铒，将此经修饰的碳酸铒经80(TC下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化铒粉末，其粒径为50nm。 实施例12
称取100克碳酸铥，将其放入1立升含O.lmol酒石酸的溶液中，
溶液需要浸没碳酸铥，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥
后得到经修饰的碳酸铥，将此经修饰的碳酸铥经80(TC下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化铥粉末，其粒径为50nm。 实施例13
称取100克碳酸镱，将其放入1立升含0.2mol甘油的溶液中， 溶液需要浸没碳酸镱，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸镱，将此经修饰的碳酸镱经80(TC下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化镱粉末，其粒径为50nm。 实施例14
称取IOO克碳酸镥，将其放入1立升含O.lmol柠檬酸的溶液中， 溶液需要浸没碳酸镥，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸镥，将此经修饰的碳酸镥经800。C下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化镥粉末，其粒径为50nm。 实施例15
称取200克碳酸钇，将其放入1立升含0.3mol甘油的溶液中， 溶液需要浸没碳酸钇，放置8小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥 后得到经修饰的碳酸钇，将此经修饰的碳酸钇经80(TC下灼烧4小时， 则可以得到纳米氧化钇粉末，其粒径为50nm。 实施例16
称取200克混合轻稀土碳酸盐，将其放入1立升含O.lmol柠檬 酸的溶液中，溶液需要浸没混合稀土碳酸盐，放置12小时，待固体 沉降后，倾去溶液，干燥后得到经修饰的混合稀土碳酸盐，将此经修
饰的混合稀土碳酸盐经80(TC下灼烧6小时，则可以得到混合稀土纳 米氧化物粉末，其粒径为60nm。 实施例17
称取200克从氟碳铈矿中提取的铈族稀土为主的混合稀土碳酸 盐，将其放入1立升含0.3mol甘油的溶液中，溶液需要浸没混合稀 土碳酸盐，放置12小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥后得到经 修饰的混合稀土碳酸盐，将此经修饰的混合稀土碳酸盐经80(TC下灼 烧6小时，则可以得到混合稀土纳米氧化物粉末，其粒径为60nm。 实施例18
称取200克从离子吸附型矿中提取的钇族稀土为主的混合稀土 碳酸盐，将其放入l立升含O.lmol柠檬酸的溶液中，溶液需要浸没 混合稀土碳酸盐，放置12小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥后 得到经修饰的混合稀土碳酸盐，将此经修饰的混合稀土碳酸盐经 800。C下灼烧6小时，则可以得到混合稀土纳米氧化物粉末，其粒径 为60nm。 实施例19
称取200克从独居石矿提取的混合稀土碳酸盐，将其放入1立升 含0.3mol甘油的溶液中，溶液需要浸没混合稀土碳酸盐，放置12小 时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥后得到经修饰的混合稀土碳酸盐， 将此经修饰的混合稀土碳酸盐经90(TC下灼烧6小时，则可以得到混 合稀土纳米氧化物粉末，其粒径为卯nm。 实施例20
称取200克从磷钇矿中提取的混合稀土碳酸盐，将其放入1立升
含O.lmol柠檬酸的溶液中，溶液需要浸没混合稀土碳酸盐，放置12 小时，待固体沉降后，倾去溶液，干燥后得到经修饰的混合稀土碳酸 盐，将此经修饰的混合稀土碳酸盐经85(TC下灼烧4小时，则可以得 到混合稀土纳米氧化物粉末，其粒径为70nm。
权利要求
1、一种稀土纳米氧化物的制备方法，其特征在于步骤如下本发明制备方法的步骤如下选择单一稀土碳酸盐或混合稀土碳酸盐为原料；所述的单一稀土碳酸盐为碳酸镧、碳酸铈、碳酸镨、碳酸钕、碳酸钐、碳酸铕、碳酸钆、碳酸铽、碳酸镝、碳酸钬、碳酸铒、碳酸铥、碳酸镱、碳酸镥或碳酸钇；混合稀土碳酸盐为钪、钇和镧系元素的两种或两种以上的混合碳酸盐；把单一稀土碳酸盐或混合稀土碳酸盐原料，放入浓度为0.1～0.3mol/L修饰剂的溶液中浸渍，修饰剂为甘油、柠檬酸或酒石酸，待固体沉降后，倾去溶液，干燥，得到经修饰的稀土碳酸盐；将所得到经修饰的稀土碳酸盐在600～900℃下灼烧2-6小时，得到纳米稀土氧化物粉末。
全文摘要
本发明涉及一种稀土纳米氧化物的制备方法。以稀土碳酸盐为原料，通过在甘油、柠檬酸、酒石酸等溶液中浸渍，待干燥后，经热分解制得稀土纳米氧化物。本发明方法简便，操作简单，产品纯度高达4N，粒径可调而均匀，生产成本低，特别有利于工业生产。
文档编号C01F17/00GK101362605SQ20081005106
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者张吉林, 洪元佳, 洪广言 申请人:中国科学院长春应用化学研究所