本发明属于稀土氧化物的制备技术领域。具体涉及一种具有稳定bet的纳米氧化钇的制备方法。
背景技术
氧化钇是一种重要的稀土氧化物，其纳米粉体有着良好的光、电、磁、力学及化学特性，被广泛应用于功能陶瓷材料、发光材料、激光材料等领域。现有技术采用化学沉淀法制备纳米氧化钇粉体，通过将沉淀剂加入到钇盐溶液中使钇盐溶液中的阴离子形成沉淀物，然后经过过滤、洗涤、干燥、热分解等制备得到纳米氧化钇粉体。
但是现有技术中向钇盐溶液中滴定沉淀剂易导致反应体系浓度不均匀，难以控制钇离子的生长速度，容易使所制备的氧化钇粉体粒径较大且粒径分布较宽。
具有较高的纯度、较高的比表面积、较小的粒径及较窄的粒径分布的纳米氧化钇粉体是制备优良性能的钇铝石榴石透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氧化钆钇透明陶瓷等透明陶瓷的关键因素。而纳米氧化钇用于陶瓷、电子行业时需要保证原料纳米氧化钇的稳定性，需要保证产品的一次粒径，以及产品的比表面积(bet)，以保证最终产品稳定。
技术实现要素：
为了保证纳米氧化钇的比表面积在规定的范围内，以满足陶瓷、电子行业的要求，本发明提供了一种具有稳定bet的纳米氧化钇的制备方法，得到bet范围为16-18m2/g和20-22m2/g的纳米氧化钇，同时保证产品颗粒的均匀度。
本发明提供的具有稳定bet的纳米氧化钇的制备方法，具体制备工艺如下：
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.2-0.8mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂；选择溶液浓度为0.4-1.0mol/l的沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂可以是聚乙二醇2000(peg2000)或聚乙二醇20000(peg20000)，其用量占氯化钇料液的质量百分比为2％-5％，沉淀剂可以是碳酸钠，氢氧化钠或碳酸氢钠等碱性沉淀剂。
控制氯化钇料液与沉淀剂溶液的浓度对制得纳米氧化钇颗粒的影响很大，氯化钇料液和沉淀剂溶液的浓度控制在本发明的范围之内，能够制得本发明粒径范围的颗粒，并保证制得的纳米氧化钇颗粒的大小一致，但超过这个范围，浓度越高颗粒越大。
(2)采用隔膜泵将沉淀剂溶液匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行反应得到碳酸钇或氢氧化钇沉淀，然后陈化2h后采用板框压滤机进行水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀。
其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3-1:4；
隔膜泵的型号：gm500/0.5，生产厂家：浙江力高泵业科技有限公司；
水洗温度为50-60℃；
板框压滤机的型号：xmy-810-u，生产厂家：常州武晋化工机械有限公司；
隔膜泵可以连续性供料，中间没有间断，能够保证滴加过程比较匀速，而匀速滴加可以控制形成的颗粒大小均匀，使得同一批出来的氧化物，颗粒不会大大小小，同时也有利于控制氧化物的bet。
反应过程中控制盐溶液的ph，如果ph小于6.5，说明沉淀还没有完全，里面有一部分钇离子还没有被沉淀下来，这将会对颗粒有影响，将会形成大小不均或团聚的颗粒，而且产物的收率也会降低。
氧化物颗粒大小也会随水洗温度变化，水洗温度越高颗粒越大，但是温度太低的话，杂质洗涤的效果就会差，经试验控制在本发明范围内最好。
采用板框压滤机进行水洗，利用板框压滤机的真空原理，通过真空泵抽气，使板框压滤腔内形成负压，使粘性滤饼中的水分尽可能被抽离，达到每批钇盐的水分基本一致，大约在45-50％，出来的滤饼重量也一致。
(3)将经过水洗的碳酸钇或氢氧化钇在90-120℃烘干，然后装钵，按照每钵装5-6kg碳酸钇或氢氧化钇，750-900℃灼烧，保温1-3小时，过筛得纳米稀土氧化钇；或每钵装7-8kg碳酸钇或氢氧化钇，750-900℃灼烧，保温1-3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
沉淀过程中选择设备，控制工艺参数，能够得到颗粒大小一致，bet也一致的沉淀物，但是灼烧过程的工艺参数将会影响最终产品的粒径和比表面积，因此需控制碳酸钇的装钵量以及灼烧温度和时间，以便控制最终产品的bet的大小和粒径。因此，要求在灼烧前制备相同氧化物的量沉淀出来的碳酸盐重量也必须一致，保证在灼烧时每钵所装碳酸盐的重量大致相同，以确保灼烧出来的氧化物重量相同，这样有利于控制灼减，使得bet在一个范围内比较稳定。再通过调节每钵的装钵量来实现制得不同的bet的目的。
有益效果：
本发明方法采用沉淀法，用碱性沉淀剂沉淀，选用阴离子表面活性剂为添加剂，沉淀稀土离子，通过控制料液的酸度，浓度，沉淀剂溶液的浓度，采用隔膜泵确保滴加速度均匀一致，采用板框压滤水洗法洗涤非稀土杂质，利用板框压滤机的真空原理，通过真空泵抽气，使板框压滤腔内形成负压，使粘性滤饼中的水分尽可能被抽离，达到每批碳酸盐的水分基本一致，从而控制稀土盐浓度重量，再通过灼烧，过筛制备一次粒径为30-70nm，颗粒分布均匀，bet稳定的纳米氧化钇，各要素相互影响，最终得到复合要求的纳米氧化钇。
附图说明
图1为实施例1制得的纳米氧化钇的tem照片；
图2为对比实施例3制得的纳米氧化钇的tem照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为16-18m2/g。
实施例2
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.6mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg20000，选择溶液浓度为0.5mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为3％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:4；水洗温度50℃，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在90℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，800℃灼烧，保温2.5小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为16-18m2/g。
实施例3
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.8mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg20000，选择溶液浓度为0.8mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为3％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:4；水洗温度50℃，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在90℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，850℃灼烧，保温2小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为16-18m2/g。
实施例4
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.7mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg20000，选择溶液浓度为1.0mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为4％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:4；水洗温度50℃，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在90℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，800℃灼烧，保温2.5小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为16-18m2/g。
实施例5
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:4；水洗温度50℃左右，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装碳酸钇7-8kg，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为20-22m2/g。
实施例6
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.6mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg20000，选择溶液浓度为0.6mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为3％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:4；水洗温度55℃左右，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在120℃烘干，然后装钵，每钵装碳酸钇7-8kg,800℃灼烧，保温2.5小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为20-22m2/g。
对比实施例1
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸钠做沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用蠕动泵滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：50-150nm，球形，大小不均匀，分散不好，有团聚，用贝士德比表面仪测出bet为13-20m2/g。
对比实施例2
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸钠做沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右水洗设备：抽滤桶。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：30-70nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为25-28m2/g。
对比实施例3
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸钠做沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用蠕动泵滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右，水洗设备：抽滤桶。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装5-6kg碳酸钇，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：50-150nm，球形，大小不均匀，分散不好，有团聚，用贝士德比表面仪测出bet为15-28m2/g。
对比实施例4
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.9mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg2000，选择溶液浓度为0.4mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后装钵，每钵装碳酸钇5-6kg，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：50-100nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为13-15m2/g。
对比实施例5
(1)选择酸度小于0.3mol/l的氯化钇料液，并控制氯化钇料液浓度为0.4mol/l，料液中加入阴离子表面活性剂peg2000，选择溶液浓度为1.2mol/l的碳酸氢钠作沉淀剂；
其中，阴离子表面活性剂占料液的质量百分比为2％。
(2)将沉淀剂溶液采用隔膜泵匀速滴加至氯化钇料液中，滴加完后，控制盐溶液ph为6.5-7，搅拌1h进行沉淀反应得到碳酸钇，陈化2h，水洗，洗至废水用硝酸银滴定无沉淀，其中，氯化钇和沉淀剂的摩尔比为1:3；水洗温度55℃左右，水洗设备：板框压滤机。
(3)将经过水洗的材料在100℃烘干，然后每钵装碳酸钇5-6kg，850℃灼烧，保温3小时，过筛得纳米稀土氧化钇。
用扫描电镜测得一次粒径为：80-120nm，球形，大小均匀，分散较好，用贝士德比表面仪测出bet为10-12m2/g。