亚微米氧化镧的制备技术研究_赵德森.pdf

48亚微米氧化镧的制备技术研究赵德森1,2（1.福建省长汀金龙稀土有限公司，福建龙岩366300；2.福建省稀土功能材料重点实验室，福建龙岩366300）【摘要】本文以硝酸镧为原料，采用燃烧法、溶胶-凝胶法、水热法制备氧化镧粉体，研究不同制备方法对粉体粒度和形貌的影响，同时系统地研究了水热法中反应温度、反应时间和料液浓度对粉体粒度的影响。实验结果表明，水热法制备的氧化镧在粉体颗粒的均匀性和分布上更有优势，通过对水热法各参数的研究，在反应温度 140、反应时间 8h、料液浓度 0.75mol/L 时，可稳定地制备出 D500.3m，分布 0.8 的亚微米氧化镧粉体。【关键词】氧化镧；亚微米；制备技术Study on Preparation Technology of Submicron Lanthanum OxideZhao Desen1,2(1.Fujian Changting Golden Dragon Rare-Earth Co.,Ltd.,Longyan 366300,Fujian;2.Fujian Key Laboratory for Rare Earth Functional Materials,Longyan 366300,Fujian）【Abstract】In this paper,using lanthanum nitrate as the raw material,lanthanum oxide powder was prepared by combustion synthesis method,sol-gel method and hydrothermal method.The influences of synthesis method on the particle sizes and morphology were investigatedThe results show that lanthanum oxide prepared by hydrothermal method has more advantages.The influences of reaction temperature,reaction time and concentration with hydrothermal method on the particle sizes of powders were also investigated.When the reaction temperature is 140,the reaction time is 8 h,and the concentration is 0.75 mol/L,the submicron lanthanum oxide powder with D500.3m,size distribution 燃烧法 水热法。结合电镜形貌可知，燃烧法因小颗粒团聚效应，粉体团聚，无法分散，D50 为 4.78m；溶胶凝胶法制备样品呈大块状，颗粒最大，D50 为 11.87m；水热法制备样品分散更均匀，D50 为 1.49m，更接近客户需求。选取水热法作为制备工艺，对工艺影响因素作进一步研究，探索反应温度、反应时间及料液浓度对粒度和形貌的影响，以筛选出稳定的最佳工艺。2.2 水热法：各参数对粒度和形貌的影响2.2.1 反应温度对粒度和形貌影响表 2 为不同反应温度的样品粒度及其分布结果，从结果可知，反应温度从 100升至140，样品粒度呈减小趋势；反应温度升至160时，粒度出现一定程度增大。通过分析，发现产生这种现象的原因可能是：沉淀成核的速率比晶核增长速率更容易受到温度影响，随着温度的升高，沉淀成核速率升高较快，而晶表 1 制备方法对粒度的影响实验序号制备方法D50/mD10/mD90/m分布1燃烧法4.782.568.160.592溶胶-凝胶法11.874.928.851.013水热法1.490.534.481.33亚微米氧化镧的制备技术研究50粒团聚。从图 3 可知，延长时间不会改变粉体形貌，均呈类球形。综合实验结果和生产效率方面考虑，反应时间选定为 8h。图 3 反应时间对形貌影响2.2.3 料液浓度对粒度和形貌影响表 4 为不同料液浓度的实验结果，从结果可知，样品粒度随浓度升高先减小后增大。推测原因是：在一定的浓度范围内，提升浓度有利于成核速率的加快，形成更细小的颗粒，但随着浓度的进一步升高，粉体出现团聚，导致D50 分布逐步变大。从图 4 也可看出，物料浓度 0.75mol/L 时，颗粒均匀性和分散性最优，故物料浓度选择 0.75mol/L。2.2.4 最佳参数确认综合各参数的影响分析，在反应温度140，反应时间 8h，料液浓度 0.75mol/L 时，表 2 反应温度对粒度影响序号料液浓度/（molL-1）反应温度/反应时间/hD50/mD10/mD90/m分布10.2510080.80.41.720.8320.2512080.590.161.551.1830.2514080.410.121.011.0840.2516080.850.372.631.33核增长速率相对迟缓，造成粉体的粒度逐渐减小，当温度进一步升高时，粉体颗粒间逐渐出现硬团聚，导致粉体粒度又呈增大趋势。从图2 不同温度下的样品相貌图可知，100时样品呈不规则大片状，温度升高时样品形貌逐步向类球颗粒状转化，再进一步使用 160处理时，颗粒出现团聚长大，故反应温度选择 140。图 2 反应温度对形貌影响2.2.2 反应时间对粒度和形貌影响表 3 为不同反应时间的实验结果，从结果可知，反应温度 140时，反应时间 8h、12h、16h、22h 对 应 粒 度 分 别 为 0.41m、0.46m、0.51m、64.27m，随着反应时间延长，粒度呈增大趋势，前 16h 内粒度变化不明显，增至 22h后，粒度急剧增大，但分布有改善趋势，这可能是因为随着时间延长粉体界面重结晶造成颗图 1 制备方法对形貌影响亚微米氧化镧的制备技术研究51表 3 反应时间对粒度影响序号料液浓度/（molL-1）反应温度/反应时间/hD50/mD10/mD90/m分布10.2514080.410.121.011.0820.25140120.460.131.071.0230.25140160.510.161.571.3840.251402264.270.27105.90.82表 4 料液浓度对粒度影响序号料液浓度/（molL-1）反应温度/反应时间/hD50/mD10/mD90/m分布10.2514080.410.121.011.0820.514080.380.120.870.9930.7514080.210.10.40.714114080.50.171.681.2表 5 重复性实验粒度结果序号料浓度/（molL-1）反应温度/反应时间/hD50/mD10/mD90/m分布10.7514080.210.10.40.7120.7514080.210.10.380.6730.7514080.240.110.470.75产品粒度较小，分布最佳，故采用以上条件进行重复性实验，以确认稳定性。从实验结果可知，该实验条件下，氧化镧粉体的 D500.3m，分布 0.8（如表 5 所示）；样品形貌（如图 5 所示）呈均匀类球状，整体实验稳性良好。3 结论本文通过对比燃烧法、溶胶-凝胶法、水热法制备氧化镧粉体的粒度和形貌，发现水热法制备样品 D50 更小、分散更均匀，更接近客户需求；进而研究了水热法中反应温度、反应时间和料液浓度对粉体粒径和形貌的影响。筛选的最佳工艺为：反应温度 140、反应时间 8h、料液浓度 0.75mol/L，可稳定地制备出颗粒均匀、D500.3m、分布 0.8 的亚微米氧化镧粉体。参考文献：1CHEISSONT,SCHELTEREJ.Rareearthelements:Mendeleevsbane,modernmarvelsJ.Science,2019,363(6426):489-493.2代涛,高天明,文博杰.元素视角下的中国稀土供需格局及平衡利用策略J.中国科学院院刊,2022,37(11):1586-1594.3王雪娇,朱琦,李继光.铕掺杂氧化镧亚微米氧化镧的制备技术研究图 4 料液浓度对相貌影响图 5 重复实验样品形貌图52纳米荧光材料的水热合成及性能表征J.中国稀土学报,2013,31(06):641-647.4吴兴亮,王毅婕,吕凌辉,等.氧化镧掺杂的双孔镍基催化剂甲烷干重整反应性能研究J.天然气化工C1 化学与化工,2022,47(04):73-82.5 SAYYED M I,KURTULUS 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