一种闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备方法与流程

本发明属于稀土萃取分离技术领域，具体涉及一种闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备方法。

背景技术：

稀土元素因其独特的电子结构，具有优异的光、电、磁等物理化学特性，被广泛应用于电子信息、能源环保、国防军工、高新材料和生物医用等高科技领域，是我国优势重点战略矿产资源。例如掺铈的硅酸钇镥(lyso)、铝酸钇镥(luyap)等闪烁晶体具有密度大、光输出高和衰减时间短等优异性能，在高能物理、核物理、核医学和安全检测领域具有广阔的应用前景。例如：目前lyso闪烁晶体是制造正电子发射断层成像(pet)高端诊疗装备的关键材料，而氧化镥在闪烁晶体制备中有着不可替代的作用。国内重稀土分离企业已经生产出了4n～5n的高纯氧化镥等产品，满足了闪烁晶体等领域的市场需求。闪烁晶体制备过程又需要将高纯氧化镥(>4n～5n)、氧化钇(>4n～5n)、氧化铈(>4n～5n)等多种高纯稀土氧化物混合均匀，形成稀土混合物。以该稀土混合物制备闪烁晶体，存在稀土氧化物产品标准不清，盲目追求高纯化，导致产品性价比不合理等问题，制约了其在下游产业的应用和发展。

技术实现要素：

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备方法，本发明的制备方法以稀土萃取分离工艺中稀土反萃液为原料，草酸为沉淀剂，通过共沉淀方法制备闪烁晶体用氧化钇镥铈粉体。本发明制备的氧化钇镥铈粉体具有稀土元素分布均匀、元素含量精准且可调等优点，可为lyso、luyap等闪烁晶体的制备提供原料。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备方法，其中氧化钇镥铈的化学通式为：(yylu(1-x-y))2o3:xce，式中x＝0.001～0.01，y＝0.05～0.3；

上述制备方法包括以下步骤：

步骤1：按照化学通式中钇镥铈三种稀土元素的化学计量比，将三种稀土离子的反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为2～3，加热，得到a溶液；

步骤2：按照总稀土与沉淀剂草酸的摩尔比例为1：1.8～2.2配制草酸溶液，将草酸溶液加热后，得到b溶液；

步骤3：在搅拌条件下，将a溶液缓慢加到b溶液中，搅拌，静置陈化3～6h，过滤得到草酸钇镥铈沉淀；

步骤4：将草酸钇镥铈沉淀在马弗炉中于800～1200℃灼烧2～4h，得到氧化钇镥铈粉体。

在上述技术方案中，优选的是：步骤1中所述稀土离子的反萃溶液为稀土离子的盐酸或硝酸反萃溶液。

在上述技术方案中，优选的是：步骤1中加热至溶液温度为80℃。

在上述技术方案中，优选的是：步骤2中加热至草酸溶液温度为80℃。

在上述技术方案中，优选的是：步骤3中搅拌的时间为30min。

在上述技术方案中，优选的是：步骤1中三种稀土离子钇、镥、铈分别占总稀土比例为15％、84.9％、0.1％。

在上述技术方案中，优选的是：步骤1中用氨水调节溶液ph值为2。

在上述技术方案中，优选的是：步骤2中按照总稀土与沉淀剂草酸的摩尔比例为1：1.8配制草酸溶液。

在上述技术方案中，优选的是：步骤3中静置陈化时间为3h。

在上述技术方案中，优选的是：步骤4中草酸钇镥铈沉淀在马弗炉中于900℃灼烧3h。

本发明的有益效果是：

1.与多种稀土氧化物固相混合法相比，本发明采用共沉淀法制备的氧化钇镥铈粉体具有稀土元素分布均匀等优点，可满足lyso、luyap等闪烁晶体的要求。

2.与现有高纯氧化镥等重稀土制备工艺相比，本发明结合闪烁晶体对氧化镥等稀土的市场和产品技术要求，在氧化镥分离工艺中适当降低氧化镥产品中氧化钇、氧化铈、二氧化硅(或氧化铝)等特定元素的含量控制标准，可有效降低氧化镥等产品生产成本。

3.本发明与稀土萃取分离生产工艺紧密衔接，采用稀土反萃液为原料，按照钇镥铈三种稀土元素的比例调控，可实现氧化钇镥铈的精准可控制备，制备工艺简单、成本低、易于控制和放大。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例1制备的氧化钇镥铈粉体的xrd图谱。

图2为实施例1制备的氧化钇镥铈粉体的sem图。

图3为实施例1制备的氧化钇镥铈粉体的mapping图谱。

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明根据闪烁晶体对氧化镥的市场和产品技术要求，在氧化镥分离生产工艺中适当降低氧化镥产品中氧化钇、氧化铈、二氧化硅(或氧化铝)等特定元素的含量控制标准，可有效降低氧化镥生产成本，为重稀土分离工艺设计提供一种新思路。在稀土氧化物制备工艺中通过精准调控钇镥铈三种稀土元素的化学计量比，实现闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备。为解决该难题，本发明围绕lyso、luyap等闪烁晶体对氧化钇镥铈产品的重大需求，以稀土分离工艺中的稀土反萃液为原料液，通过稀土元素共沉淀技术制备氧化钇镥铈，实现闪烁晶体用氧化钇镥铈中的稀土元素精准可调制备。本发明制备的氧化钇镥铈具有稀土元素分布均匀、元素含量精准且可调等优点，可为lyso、luyap等闪烁晶体的制备提供原料。

本发明的闪烁晶体用氧化钇镥铈的制备方法，其中氧化钇镥铈的化学通式为：(yylu(1-x-y))2o3:xce，式中x＝0.001～0.01，y＝0.05～0.3；

步骤1：按照化学通式中钇镥铈三种稀土元素的化学计量比，将三种稀土离子的盐酸或硝酸反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为2～3，加热到80℃，得到a溶液。

步骤2：按照稀土与沉淀剂草酸的摩尔比例为1：1.8～2.2配制草酸溶液，将草酸溶液加热到80℃，得到b溶液；

步骤3：在搅拌条件下，将a溶液缓慢加到b溶液中，搅拌30min，静置陈化3～6h，过滤得到草酸钇镥铈沉淀；

步骤4：将草酸钇镥铈沉淀在马弗炉中于800～1200℃灼烧2～4h，得到氧化钇镥铈粉体。

上述制备方法中，优选的是：步骤1中：三种稀土离子钇、镥、铈分别占总稀土比例为15％、84.9％、0.1％，用氨水调节溶液ph值为2；步骤2中按照总稀土与沉淀剂草酸的摩尔比例为1：1.8配制草酸溶液；步骤3中静置陈化时间为3h；步骤4中草酸钇镥铈沉淀在马弗炉中于900℃灼烧3h。

实施例1(y0.15lu0.849)2o3:1‰ce制备

按照钇、镥、铈占总稀土比例为15％、84.9％、0.1％，将总稀土为0.01mol的氯化钇、氯化镥、氯化铈反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为2.00，加热溶液到80℃；配制0.018mol的草酸溶液，加热溶液到80℃；在磁力搅拌条件下，将上述混合稀土溶液缓慢滴加到草酸溶液中，搅拌30min，静置陈化3h；沉淀过滤得到固体草酸钇镥铈，在马弗炉中于900℃灼烧3h，得到氧化钇镥铈粉体。图1为该样品的xrd图谱，与氧化镥的jcpds标准卡(43-1021)一致。图2为该样品的sem，图3为该样品的mapping图谱，由图2和3可以看出钇、镥、铈三种稀土元素分布比较均匀。

实施例2(y0.05lu0.945)2o3:5‰ce制备

按照钇、镥、铈占总稀土比例为5％、94.5％、0.5％，将总稀土为0.01mol的氯化钇、氯化镥、氯化铈反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为3.00，加热溶液到80℃；配制0.02mol的草酸溶液，加热溶液到80℃；在磁力搅拌条件下，将上述混合稀土溶液缓慢滴加到草酸溶液中，搅拌30min，静置陈化4h；沉淀过滤得到固体草酸钇镥铈，在马弗炉中于1200℃灼烧2h，得到氧化钇镥铈粉体。

上述实施例制备的氧化钇镥铈粉体具有稀土元素分布均匀等优点，可满足lyso、luyap等闪烁晶体的要求。

实施例3(y0.10lu0.899)2o3:1‰ce制备

按照钇、镥、铈占总稀土比例为10％、89.9％、0.1％，将总稀土为0.01mol的硝酸钇、硝酸镥、硝酸铈反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为2.00，加热溶液到80℃；配制0.022mol的草酸溶液，加热到溶液80℃；在磁力搅拌条件下，将上述混合稀土溶液缓慢滴加到草酸溶液中，搅拌30min，静置陈化6h；沉淀过滤得到固体草酸钇镥铈，在马弗炉中于800℃灼烧4h，得到氧化钇镥铈粉体。

上述实施例制备的氧化钇镥铈粉体具有稀土元素分布均匀等优点，可满足lyso、luyap等闪烁晶体的要求。

实施例4(y0.30lu0.69)2o3:1％ce制备

按照钇、镥、铈占总稀土比例为30％、69％、1％，将总稀土为0.01mol的硝酸钇、硝酸镥、硝酸铈反萃溶液混合均匀，用氨水调节溶液ph值为2.50，加热溶液到80℃；配制0.02mol的草酸溶液，加热溶液到80℃；在磁力搅拌条件下，将上述混合稀土溶液缓慢滴加到草酸溶液中，搅拌30min，静置陈化4h；沉淀过滤得到固体草酸钇镥铈，在马弗炉中于1000℃灼烧3h，得到氧化钇镥铈粉体。

上述实施例制备的氧化钇镥铈粉体具有稀土元素分布均匀等优点，可满足lyso、luyap等闪烁晶体的要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。