稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法与流程

本发明属于材料制备，具体涉及一种稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法。

背景技术：

1、氧化钐 (sm2o3) 作为经典的稀土氧化物，其粉呈淡黄色，常用于金属钐、钐钴和钐铁氮永磁材料的制备。由于钐元素价态可变的特点，也可被用作活跃催化剂和储氧材料。此外，由于氧化钐具有吸收紫外线而透过可见光的优异光学性能，还被作为特种玻璃和光学材料中的添加剂。鉴于其在以上各领域存在的广泛的应用价值，人们采用了许多方法用于制备氧化钐粉，比如：沉淀法、水解法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、喷雾热解法、燃烧合成法、超声化学法等。

2、专利cn114671450a公开了一种氧化钐球形颗粒的制备方法，首先是在50℃~70℃下，将氯化钐溶液和碳酸氢铵溶液并流滴加至含有底液的反应器中，搅拌反应得到反应混悬液，然后将其固液分离，得到第一固体，对第一固体进行焙烧，得到氧化钐球形颗粒，但该球形氧化钐颗粒尺寸较大，范围为40μm~65μm。专利cn103086416a公开了一种制备椭球形氧化钐颗粒的方法，首先使用碳酸氢铵、氨水和去离子水配置碳酸氢铵溶液，然后向该溶液中加入氯化钐溶液配成氯化钐、碳酸氢铵和氨水的混合溶液，再向该混合溶液中加入双氧水生成过氧碳酸钐沉淀，陈化，并经过滤、洗涤和焙烧后获得椭球形氧化钐颗粒，该颗粒尺寸仍较大，范围为30μm~55μm。专利cn113636584a公开了一种高纯度高比表面稀土氧化钐的制备方法，首先分别将配制的氯化钐溶液和黄油、聚乙二醇一起加入到密闭的反应釜中，搅拌15分钟，静置半小时；然后加入氢氧化钠并升温至80℃，开启高速搅拌并升温，在170℃~190℃保温12h，清洗、焙烧后获得粒径大约20nm左右的氧化钐颗粒，但是颗粒间存在粘接，分散性稍差。由以上可知，如何制备颗粒粒径相对较小且同时分散性较好的氧化钐粉，成为氧化钐制备工艺上的难点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法。该方法采用配体交换法通过水热反应制备氧化钐，有效控制了水热反应制备沉淀的过程，避免产物在短时间内大量生成而聚集，有效控制了氧化钐颗粒的形貌、尺寸及其分散性，获得颗粒尺寸相对较小、分散性较好的棱柱状氧化钐粉，克服了氧化钐粉制备过程中颗粒尺寸、形貌和分散性不易控制的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，该方法的具体过程为：将含钐配合物与沉淀剂、表面活性剂溶于去离子水中，置于磁力搅拌器上搅拌均匀，得到混合溶液，然后将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中进行高温高压水热反应，生成白色沉淀产物，经离心分离后依次对白色沉淀产物进行洗涤、烘干和焙烧，得到稀土氧化钐棱柱状颗粒。

3、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述含钐配合物为乙酰丙酮钐，且混合溶液中乙酰丙酮钐的浓度为0.015mol/l~0.045mol/l。

4、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为一水草酸铵，且混合溶液中一水草酸铵的浓度为0.15mol/l~0.45mol/l。

5、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为平均分子量不少于5000的聚乙烯吡咯烷酮，且混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为13g/l~26g/l。本发明优选采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，利用其在水溶液中溶解性较好的特性，使其容易附着在生成的白色沉淀产物颗粒上，提高了产物颗粒的分散性，避免发生团聚；同时，聚乙烯吡咯烷酮的分子量越大，粘度越高，粘结性越强，越有利于产物颗粒的分散及棱柱状形貌的形成，但分子量越大其价格也越高，故通过控制聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量不少于5000，以兼顾其促分散性能和经济性，更优选地，选择平均分子量为24000的聚乙烯吡咯烷酮。

6、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述搅拌均匀的时间为0.5h~1.0h。

7、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述高温高压水热反应的温度为100℃~120℃，反应时间为6h~24h。

8、本发明的研究过程中，采用控制变量的方法，通过改变含钐配合物、沉淀剂的浓度、表面活性剂的加入量、反应温度和时间，来研究上述各因素对产物氧化钐颗粒的形貌、尺寸及其分散性的影响，从而优化获得上述优选的变量范围。

9、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述洗涤的方式为采用去离子水洗涤3~5次。

10、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60℃~100℃，烘干时间为12h~24h。

11、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为800℃~950℃，焙烧时间为2h~4h。

12、上述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述稀土氧化钐棱柱状颗粒的尺寸为：长度3μm~10μm，宽度3μm~10μm，高度1μm~4μm。本发明制备的稀土氧化钐棱柱状颗粒尺寸较小，且结构强度较高，有利于其应用推广。

13、本发明与现有技术相比具有以下优点：

14、1、本发明采用配体交换法通过水热反应制备氧化钐，以含钐配合物乙酰丙酮钐为原料，以一水草酸铵为沉淀剂，利用草酸根替换乙酰丙酮实现配体置换，且生成钐的草酸配合物不溶于水而沉淀析出，有效控制了水热反应制备沉淀的过程，避免产物在短时间内大量生成而聚集，从而有效控制了氧化钐颗粒的形貌、尺寸及其分散性，获得颗粒尺寸相对较小、分散性较好的棱柱状氧化钐粉，适用于紫外光吸收、催化、储氧、稀土永磁材料等领域。

15、2、本发明的高温高压水热反应过程中通过调节反应物原料、沉淀剂和表面活性剂的浓度、反应时间、反应温度，进一步控制氧化钐颗粒的形貌、尺寸及其分散性，保证了产物棱柱状氧化钐粉具有相对较小的颗粒尺寸和较好的分散性。

16、3、本发明的制备过程中采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，利用其在水溶液中溶解性较好的特性，使其容易附着在生成的白色沉淀产物颗粒上，提高了产物颗粒的分散性，进一步保证了棱柱状氧化钐粉的良好分散性。

17、4、本发明的制备工艺操作流程简单、可操作性强，稳定性高，可进行规模化生产。

18、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，该方法的具体过程为：将含钐配合物与沉淀剂、表面活性剂溶于去离子水中，置于磁力搅拌器上搅拌均匀，得到混合溶液，然后将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中进行高温高压水热反应，生成白色沉淀产物，经离心分离后依次对白色沉淀产物进行洗涤、烘干和焙烧，得到稀土氧化钐棱柱状颗粒。

2.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述含钐配合物为乙酰丙酮钐，且混合溶液中乙酰丙酮钐的浓度为0.015mol/l~0.045mol/l。

3.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为一水草酸铵，且混合溶液中一水草酸铵的浓度为0.15mol/l~0.45mol/l。

4.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为平均分子量不少于5000的聚乙烯吡咯烷酮，且混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为13g/l~26g/l。

5.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述搅拌均匀的时间为0.5h~1.0h。

6.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述高温高压水热反应的温度为100℃~120℃，反应时间为6h~24h。

7.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述洗涤的方式为采用去离子水洗涤3~5次。

8.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60℃~100℃，烘干时间为12h~24h。

9.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为800℃~950℃，焙烧时间为2h~4h。

10.根据权利要求1所述的稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，其特征在于，所述稀土氧化钐棱柱状颗粒的尺寸为：长度3μm~10μm，宽度3μm~10μm，高度1μm~4μm。

技术总结
本发明公开了一种稀土氧化钐棱柱状颗粒的制备方法，具体过程为：将含钐配合物与沉淀剂、表面活性剂溶于去离子水中搅匀后进行高温高压水热反应生成白色沉淀产物，经离心分离后依次洗涤、烘干和焙烧，得到稀土氧化钐棱柱状颗粒。本发明采用配体交换法，以含钐配合物为原料与沉淀剂、表面活性剂进行高温高压水热反应，控制了水热反应制备沉淀的过程，避免产物在短时间内大量生成而聚集，结合调节反应物原料、沉淀剂和表面活性剂的浓度、反应时间、反应温度，有效控制了氧化钐颗粒的形貌、尺寸及其分散性，获得颗粒尺寸相对较小、分散性较好的棱柱状氧化钐粉，在紫外光吸收、催化、储氧、稀土永磁材料等领域具有广泛的应用前景。

技术研发人员：许庆斗,邢天,徐俊杰,马誉景,曹敏,杨倩倩
受保护的技术使用者：西安稀有金属材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12