专利名称：一种薄片状镧化合物及其制备方法
技术领域：
本发明属于无机粉体材料制备领域，涉及一种新的薄片状镧 化合物及其制备方法。
背景技术：
珠光颜料是一类具有珍珠般的柔和色泽的颜料，它是通过具有高折射率的金属氧化物(如氧化铁、氧化钛)涂敷薄片状基体(如云母片)而形成的。作为云母的替代物，目前已经合成出几种片状氧化物粉体，如薄片状氧化钛、薄片状氧化铝、薄片状氧化铁，和掺铝的片状氧化铁，它们都已经开发出来并陆续投放市场。为达到更好的珠光效果，要求基体为均匀的薄片，同时有大的纵横尺寸比，并在薄片状态有好的耐热性和高的机械强度。然而，目前人工合成的能用于珠光颜料的基体品种并不多，把稀土元素引入基体中就更少，只有中国专利ZL200810003686. 4提出了用熔盐法制备氧化钕基片，制备的氧化钕片在不同的光下呈现不同的颜色，在自然光下观测为紫红色，在荧光灯下为浅蓝色，在白炽灯下为粉红色。
发明内容
本发明目的是提供一种薄片状镧化合物及其制备方法，增加用于珠光颜料的基体品种，拓展稀土的应用领域，它比常规氧化镧有更大的径厚比，光滑的表面，几乎完全无色，不容易形成孪晶和晶体团聚，具有良好的耐酸、耐碱及耐候性，制备工艺比较简单。本发明技术方案一种薄片状镧化合物，其中镧兀素质量百分含量为66% 85. 36%，氧质量百分含量为14. 64% 24. 2%，硫质量百分含量为O 9. 8%。薄片状镧化合物粒径为15 μ m一45 μ m,厚度小于I μ m,纵横尺寸比，即粒径/厚度比大于20。—种薄片状镧化合物的制备方法(第一种方法)，包括以下步骤将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并将配比量的镧盐、矿化剂、磷化合物徐徐加入反应器中，搅拌并逐渐升温，能使镧盐、矿化剂、磷化合物完全溶解为适度，再继续搅拌并缓慢加入沉淀剂水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体及凝胶，然后用熔盐法在800— 1400°C下处理干燥后的产物，从而得到一种固体产物，再对其进行水洗，过滤和干燥。上述制备方法中包括的步骤更具体是将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并将配比量的镧盐、矿化剂、磷化合物徐徐加入反应器中，搅拌并逐渐升温，能使镧盐、矿化剂、磷化合物完全溶解为适度，再继续搅拌并缓慢加入沉淀剂水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体及凝胶，然后将干燥后的产物在800— 1400°C下热处理2 7小时，从而得到一种固体产物，再对其进行水洗，过滤和干燥。所述的镧盐可以是各种镧盐，其中氯化镧和硝酸镧是优选的。沉淀剂水溶液是由碱或碱金属碳酸盐制得的，其量大致与上述水溶性镧盐的量相当。优选的碱为氢氧化钠和氢氧化钾，碱金属碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠。所述的矿化剂为氯化钠、氯化钾中的一种或两种，矿化剂的摩尔量应是水溶性镧的2-6倍。磷化合物可以是磷酸、磷酸盐、缩合磷酸、和缩聚磷酸盐的水溶性化合物中的一种或多种，例中包括磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸铵，磷化合物的质量(以五氧化二磷计)为镧化合物的O. 5 2%，磷化合物使晶体在加热熔盐处理期间形成薄片。所述的悬浮体或溶胶，它含有水合氧化镧、矿化剂和磷化合物，它们均匀分散在水介质中，悬浮体或溶胶然后通过蒸发脱水并干燥。为了节省用于干燥的加热量，制备水溶液时应加热(60-90°C)，并用尽可能少的水溶解，只要保证可以完全溶解溶质即可。完全脱水的产物在800-1400°C下热处理2 7小时。得到的产物用水洗涤以除去粘在其上的游离化合物。最后再过滤干燥。以这种方式可获得预期的薄片状镧化合物。薄片状镧化合物的第二种制备方法，包括以下步骤将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并向水中同时滴加水溶性镧盐溶液和沉淀剂水溶液，由此形成悬浮体,继续搅拌并加入矿化剂和磷化合物的水溶液，得到混合水解产物的悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，并用熔盐法在800— 1400°C下处理干燥后的产物，从而得到一种固体产物，再对其进行水洗，过滤和干燥。第二种制备方法中包括的步骤更具体是将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并向水中同时滴加水溶性镧盐溶液和沉淀剂水溶液，由此形成悬浮体，继续搅拌并加入矿化剂和磷化合物的水溶液，得到混合水解产物的悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，然后将干燥后的产物在800— 1400°C下热处理2 7小时，从而得到一种固体产物，再对其进行水洗，过滤和干燥。第二种制备方法中将预先制得的悬浮体或凝胶作为原料，向其中加入矿化剂和磷化合物水溶液，用与上述第一种方法相同的方式通过蒸发将得到的悬浮物完全脱水。脱水产物在800-1400 °C热处理2 7小时，然后用水洗涤得到的产物，以除去粘附在其上的游离化合物，用热水洗涤效果更佳，最后干燥经水洗的产物，以这种方法可获得预期薄片状镧化合物。在用这种方法制备薄片状镧化合物的过程中，矿化剂可以选用碱金属硫酸盐，因为按这种方法，是氢氧化镧和碱金属硫酸盐混合，不会形成镧的硫酸盐复盐。第二种制备方法中未说明的技术条件与第一种制备方法相同。薄片状镧化合物的第三种制备方法，包括以下步骤将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并将配比量的镧盐徐徐加入反应器中，搅拌并逐渐升温，能使镧盐完全溶解为适度,再继续搅拌并缓慢加入矿化剂、磷化合物、沉淀剂的混合溶液,边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体及凝胶，然后用熔盐法在800— 1400°C下处理干燥后的产物，从而得到一种固体产物，再对其进行水洗，过滤和干燥。第三种制备方法中未说明的技术条件与第二种制备方法相同。本发明体现在所制备的薄片状镧化合物与常规氧化镧相比，它有较大的粒径，均匀而小的厚度，和更大的径厚比。此外，它有光滑的表面，并且不易形成孪晶和晶体团聚，这些都是基体所需的杰出性质，它可被具有高折射率的金属氧化物涂覆制得具有好的珍珠光泽的珠光颜料。该薄片状镧化合物样品在水中分散并搅拌后形成明显的流线，由此证明它有很好的分散性，流线是由在液体中悬浮和流动的薄片状颗粒的表面的反射光线形成的层状条纹图案。用扫描电镜观察以上制备的薄片状镧化合物样品，发现其粒径15-45 μ m，其厚度小于I μ m，纵横尺寸比大于20，并且没有孪晶和聚集。它具备作珠光颜料的基体所需的突出特征，用这种基片制备的珠光颜料可用作涂料、塑料、油墨、化妆品和釉料的原料。
具体实施例方式为了进一步说明本发明，给出下面例子但不是对本发明的任何限制。实施例1
将250ml的水加入反应器中，开始用磁力搅拌器搅拌并将Imol氯化镧、3mol氯化钠、3g十二水磷酸三钠徐徐加入反应器中，继续搅拌并用水浴锅加热至70°C，再继续搅拌并缓慢加入300mll0mol/L的氢氧化钠水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发所得溶液至干燥状态。所得固体置于电阻炉中约1000°C下加热5h。向熔盐处理过的固体物质加去离子水以溶解可溶性盐。滤出不溶的固体,再用水洗涤,最后过滤干燥。由此得到所需的薄片状镧化合物。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，薄片状镧化合物粒径为15 — 25 μ m，厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，薄片状镧化合物产生流畅的流线，这是良好分散性的
O实施例2 将250ml的水加入反应器中，开始搅拌并将Imol氯化镧、1. 5mol氯化钠、1. 5mol氯化钾、3g十二水磷酸三钠徐徐加入反应器中，搅拌并逐渐升温至70°C，再继续搅拌并缓慢加入300mll0mol/L的氢氧化钠水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发所得溶液至干燥状态。所得固体在约1000°C下加热5h。向熔盐处理过的固体物质加去离子水以溶解可溶性盐。滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后过滤干燥。由此得到所需的薄片状镧化合物。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为15 — 30 μ m，厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。实施例3 通过加热至高于60°C,将Imol氯化镧、1. 5mol氯化钠和1. 5mol氯化钾溶于250ml的去离子水中，制得的溶液称为水溶液(a)。在250ml去离子水中溶解3g磷酸三钠和3mol氢氧化钠，制得的溶液称为水溶液(b)。在搅拌条件下将水溶液(a)均匀加入到已加热至约70°C的水溶液(b)中。继续搅拌15分钟，得到的两种溶液混合物是一种粘稠状沉淀物。蒸发所得沉淀物至干燥状态。所得固体在约iioo°c下加热5小时。向热处理过的产品中加入水以溶解可溶性盐。滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后干燥。由此获得所需的薄片状氧化镧。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为20— 45 μ m,厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。实施实例4 通过加热至高于60°C,将Imol氯化镧，1. 5mol氯化钠和1. 5mol氯化钾溶于250ml的去离子水中，制得的溶液称为水溶液(a)。在250ml去离子水中溶解3g磷酸三钠和3mol氢氧化钠，制得的溶液称为水溶液(b)。在搅拌条件下将水溶液(a)均匀加入到已加热至约70°C的水溶液(b)中。继续搅拌15分钟，得到的两种溶液混合物是一种粘稠状沉淀物。蒸发所得沉淀物至干燥状态。所得固体在约iioo°c下加热3小时。向热处理过的产品中加入水以溶解可溶性盐。滤出不溶 的固体，再用水洗涤，最后干燥。由此获得所需的薄片状镧化合物。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为20— 40 μ m,厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。实施实例5 通过加热至高于60°C,将Imol氯化镧，1. 5mol氯化钠和1. 5mol氯化钾溶于250ml的去离子水中，制得的溶液称为水溶液(a)。在250ml去离子水中溶解6g磷酸三钠和3mol氢氧化钠，制得的溶液称为水溶液(b)。在搅拌条件下将水溶液(a)均匀加入到已加热至约70°C的水溶液(b)中。继续搅拌15分钟，得到的两种溶液混合物是一种粘稠状沉淀物。蒸发所得沉淀物至干燥状态。所得固体在约iioo°c下加热5小时。向热处理过的产品中加入水以溶解可溶性盐。滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后干燥。由此获得所需的薄片状氧化镧。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为15 — 32 μ m，厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。实施实例6 通过加热至高于60°C,将Imol氯化镧，2mol氯化钠和2mol氯化钾溶于250ml的去离子水中，制得的溶液称为水溶液(a)。在250ml去离子水中溶解6g磷酸三钠和3mol氢氧化钠，制得的溶液称为水溶液(b)。在搅拌条件下将水溶液(a)均匀加入到已加热至约70°C的水溶液(b)中。继续搅拌15分钟，得到的两种溶液混合物是一种粘稠状沉淀物。蒸发所得沉淀物至干燥状态。所得固体在约iioo°c下加热5小时。向热处理过的产品中加入水以溶解可溶性盐。滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后干燥。由此获得所需的薄片状镧化合物。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为15 — 30 μ m，厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。实施实例7 通过加热至70°C，将O. 5mol氯化镧溶于250ml的去离子水中。将1. 5mol氢氧化钠溶于300ml去离子水中。在搅拌条件下，于15分钟时间内，以均匀速率将两种水溶液同时加入到200ml去离子水中，使第一种溶液中的溶质总是与第二种溶液中的溶质相当。继续搅拌15分钟，得到一种沉淀物，过滤得到水合氧化镧。通过加热，在400ml去离子水中溶解3mol无水硫酸钠，向所得溶液中加入上述水合氧化镧，并加入1. 5g十二水磷酸三钠。搅拌所制成的溶液10分钟,蒸发溶液至干燥态。再在iioo°c下加热得到的固体5小时。再向热处理过的产品中加水以溶解游离硫酸盐，滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后干燥。由此获得所需的薄片状镧化合物。用X衍射分析仪检测获得的薄片状镧化合物。衍射图案中只有镧化合物的峰。通过电子显微镜观察的结果表明，该薄片状镧化合物粒径为16 — 35 μ m，厚度约O.1 μ m，并没 有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。
权利要求
1.一种薄片状镧化合物，其特征在于其中镧兀素质量百分含量为66% 85. 36%,氧质量百分含量为14. 64% 24. 2%，硫质量百分含量为O 9. 8%。
2.根据权利要求1所述的一种薄片状镧化合物，其特征在于薄片状镧化合物粒径为 15 μ m—45 μ m,厚度小于I μ m,纵横尺寸比，即粒径/厚度比大于20。
3.一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并将配比量的镧盐、矿化剂、磷化合物徐徐加入反应器中，逐渐升温，能使镧盐、矿化剂、磷化合物完全溶解为适度，再继续搅拌并缓慢加入沉淀剂水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体及凝胶，然后用熔盐法在800— 1400°C下处理干燥后的产物，对干燥后的产物进行水洗、过滤和干燥，从而得到固体产物薄片状镧化合物。
4.一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并向水中同时滴加水溶性镧盐溶液和沉淀剂水溶液，由此形成悬浮体，继续搅拌并加入矿化剂和磷化合物的水溶液，得到混合水解产物的悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，并用熔盐法在800— 1400°C下处理干燥后的产物，对干燥后的产物进行水洗、过滤和干燥，从而得到固体产物薄片状镧化合物。
5.根据权利要求3或4所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于所述水溶性镧盐为氯化镧，硫酸镧，硝酸镧中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于所述矿化剂选自碱金属氯化物中的一种或多种，矿化剂的摩尔量应是水溶性镧的2-6倍。
7.根据权利要求4所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于所述矿化剂选自碱金属氯化物、硫酸盐中的一种或多种，矿化剂的摩尔量应是水溶性镧的2-6倍。
8.根据权利要求3或4所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于所述沉淀剂水溶液为碱、碱金属碳酸盐、草酸盐中一种的水溶液，沉淀剂的量与镧盐量相当。
9.根据权利要求3或4所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于所述磷化合物选自磷酸、磷酸盐、缩合磷酸、和缩聚磷酸盐的水溶性化合物中的一种或多种，以五氧化二磷计磷化合物的质量为镧化合物的O. 5 2%。
10.根据权利要求4所述的一种薄片状镧化合物的制备方法，其特征在于通过加热至高于60°C,将Imol氯化镧、1. 5mol氯化钠和1. 5mol氯化钾溶于250ml的去离子水中，制得的溶液称为水溶液a ；在250ml去离子水中溶解3g磷酸三钠和3mol氢氧化钠,制得的溶液称为水溶液b ；在搅拌条件下将水溶液a均匀加入到已加热至约70°C的水溶液b中，继续搅拌15分钟，得到的两种溶液混合物是一种粘稠状沉淀物，蒸发所得沉淀物至干燥状态；所得固体在约1100°C下加热5小时，向热处理过的产品中加入水以溶解可溶性盐，滤出不溶的固体，再用水洗涤，最后干燥，由此获得所需的薄片状氧化镧，该薄片状镧化合物粒径为20—45 μ m, 厚度约O.1 μ m，并没有产生孪晶，通过搅拌分散在水中时，该薄片状镧化合物具有良好分散性。
全文摘要
本发明涉及一种新的薄片状镧化合物及其制备方法，其是将配比量的水加入反应器中，开始搅拌并将配比量的镧盐、矿化剂、磷化合物徐徐加入反应器中，搅拌并逐渐升温，能使镧盐、矿化剂、磷化合物完全溶解为适度，再继续搅拌并缓慢加入沉淀剂水溶液，边搅拌边滴加直至完成，得到悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体及凝胶，然后用熔盐法在800—1400℃下处理干燥后的产物，从而得到薄片状镧化合物；该薄片状镧化合物粒径为15μm—45μm，厚度小于1μm，纵横尺寸比，即粒径／厚度比大于20。分散性好，表面平滑，几乎完全无色，可广泛用于塑料，涂料，油墨，化妆品和釉料，还可以用作珠光颜料的基体材料。
文档编号C01F17/00GK103011242SQ20121059088
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者钟盛文, 王玉香, 张骞 申请人:江西理工大学