一种稀土氧化钕的制备方法与流程

2021-01-31 00:01:12|

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本发明属于材料制备领域，具体涉及一种稀土氧化钕的制备方法。

背景技术：

氧化钕主要用作玻璃、陶瓷的着色剂，强磁性钕铁硼的原料，用于热屏蔽涂层材料、电子材料、电池材料、生物制药、电子工业等，其应用显示出优越的性能。该材料还可以用于制造计算机的磁泡材料，使磁泡贮存器具有高速度、大容量、小体积、多功能等特点。

目前大都制备微米级氧化钕和不规则形状，微米级氧化钕会影响其使用性能，而水热模板法制备纳米颗粒，存在成本太高，放大有一定的危险性。且碳酸钠氢氧化钠制得的氧化物钠离子不易清洗，普遍存在钠离子偏高，需要后处理。随着科学技术的高速发展，纳米级高活性低杂质的材料越来越受到青睐，表面能大的纳米级的氧化钕具有更好的应用前景。

技术实现要素：

为了解决背景技术部分指出的技术问题，达到制备大表面能的氧化钕的目的，本发明提供了一种泡沫法，通过化学循环沉淀与添加剂协同作用，使制备出来的纳米氧化钕的粒度、矫顽力、表面能、可以满足要求，高量产用碳酸钠代替草酸也能通过普通水洗就能极大程度降低钠离子的含量。具有广泛的应用前景。能提高永磁材料的电磁性，能使材料矫顽力较高。

本发明采用以下技术方案解决上述问题：

(1)先配制浓度为0.4mol/l的氯化钕溶液，依次加入十二烷基苯磺酸钠、op和油酸乙酯，分别均匀搅拌。

十二烷基苯磺酸钠、op和油酸乙酯的质量比为：0.5-2.5:1-3:1-3，其总用量为计量的氧化钕质量的2％-8％。

(2)配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。

(3)将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，快速搅拌并滴加步骤(1)溶液，使得ph值在5.8-5.9，得到混合溶液；

滴加速度为6-8l/min，碳酸钠和氯化钕摩尔比为1.6：1。

(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入密闭容器中，加入增稠剂，置于冷凝水中，通入氨气或氨水进行内循环(即从密闭容器上层抽出气体，再从底部压入气体进行循环制泡)，使溶液泡沫丰富均匀，内循环2-3小时后，沉化1小时清洗抽滤。

其中，每100g氯化钕需使用25％-28％质量浓度的氨水40ml-80ml(或通入同比例的氨气)；增稠剂为pva，其用量为直至测得的溶液粘度在300以上；抽滤水温70-85℃。

内循环过程中，循环进气口使用的筛网400目，循环气流量根据实际容器大小越慢越好，过快的速度会使得泡沫过大、泡沫较早破裂。

(5)沉化过后，把依附在玻璃壁上以及成蜂窝状悬空的料取出抽滤清洗，放至推车炉进行保温灼烧。

保温灼烧的温度为800℃-850℃，保温灼烧时间为2-3小时。

有益效果：

(1)前期加入十二烷基苯磺酸钠与油酸乙酯皂化后稳定、丰富泡沫，后期通入氨气后，油酸乙酯能够形成油酸酰胺，与碳酸钕作用，稳定表面的电荷，流动性更好，后期灼烧掉油酸酰胺，获得较大的矫顽力。气泡壁间夹杂的颗粒在脱水前相对稳定，不易团聚。而op不仅能做为分散剂还能增加水的张力，能够防止泡沫在气泡形成的空间架构的颗粒尚未稳定前就破裂。

(2)本发明采用pva配得的溶液粘度300以上，能够产生更多规整的小气泡，使得气泡能够稳定不易破裂。

(3)氨气与水结合能促进碳酸钕的反应，并且利用起泡堆积、脱水、风干形成的空间镂空结构，使得碳酸钕不浸渍在溶液中，氨气与其表面作用，使得钠离子易清洗，表面不均匀，内能更大。

(4)内循环过程中，循环进气口需用小目数筛网，制造大量小气泡，循环气流量越小越好，能够使用大量碳酸钕沉淀依附在各个小气泡夹缝中，暴露在氨气中。

附图说明

图1为本发明使用的密闭容器的结构示意图；

图2为本发明实施例1得到的纳米氧化钕的tem照片；

图3为本发明实施例2得到的纳米氧化钕的tem照片；

图4为本发明实施例3得到的纳米氧化钕的tem照片；

图5为本发明对比例1得到的纳米氧化钕的tem照片；

图6为本发明对比例2得到的纳米氧化钕的tem照片；

图7为本发明对比例3得到的纳米氧化钕的tem照片；

图8为本发明对比例4得到的纳米氧化钕的tem照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。

实施例1

(1)先配制浓度为0.4mol/l的稀土氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量2％的十二烷基苯磺酸钠、3％的op、3％的油酸乙酯，分别均匀搅拌；

(2)配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。

(3)将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以7l/min的滴加速度滴加步骤(1)溶液，反应ph值为5.81，得到混合溶液。

(4)将混合溶液中加入增稠剂pva，使得粘度在390，再把溶液迅速倒入密闭容器中，并置于冷凝水中，迅速通入氨水进行内循环，使溶液泡沫丰富均匀，内循环2小时后，沉化1小时清洗抽滤。

氨水用量每100g氯化钕使用氨水80ml，抽滤水温75℃。

内循环过程中，循环进气口使用的筛网400目，内循环使用蠕动泵转轴度数为100转/min。

(5)沉化过后，把依附在玻璃壁上以及成蜂窝状悬空的料取出抽滤清洗，放至推车炉进行800℃保温灼烧3小时。

具体结果测得bet结果为42.3，粒径为15-30纳米，钠离子含量96ppm。

实施例2

(1)先配制浓度为0.4mol/l的稀土氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量1％的十二烷基苯磺酸钠、2.5％的op、1.5％的油酸乙酯，分别均匀搅拌；

其他同实施例1。

具体结果测得bet结果为39.2，粒径为15-30纳米，钠离子含量135ppm。

实施例3

(1)先配制浓度为0.4mol/l的稀土氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量0.5％的十二烷基苯磺酸钠、1％的op、1％的油酸乙酯，分别均匀搅拌；

其他同实施例1。

具体结果测得bet结果为40.1，粒径为15-30纳米，钠离子含量186ppm。

实施例4

步骤(4)中，每100g氯化钕使用氨水40ml，其他同实施例1。

具体结果测得bet结果为40.2，粒径为15-30纳米，钠离子含量202ppm。

实施例5

步骤(4)中，每100g氯化钕使用氨水60ml，其他同实施例1。

具体结果测得bet结果为41.8，粒径为15-30纳米，钠离子含量167ppm。

实施例6

步骤(4)中，通入同比例的氨气，其他同实施例1.

具体结果测得bet结果为38.9，粒径为15-30纳米，钠离子含量215ppm。

实施例7

步骤(5)灼烧时间2小时，其他同实施例1。

具体结果测得bet结果为43.2，粒径为20-30纳米，钠离子含量143ppm。

实施例8

(1)先配制浓度为0.4mol/l的稀土氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量2％的十二烷基苯磺酸钠、3％的op、3％的油酸乙酯，分别均匀搅拌；

(2)配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。

(3)将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以8l/min的滴加速度滴加步骤(1)溶液，反应ph值为5.81，得到混合溶液。

氨水用量每100g氯化钕使用氨水80ml，抽滤水温80℃。

(5)沉化过后，把依附在玻璃壁上以及成蜂窝状悬空的料取出抽滤清洗，放至推车炉进行850℃保温灼烧2小时。

具体结果测得bet结果为43.2，粒径为20-30纳米，钠离子含量143ppm。

对比例1

配制浓度为0.4mol/l的氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量2％十二烷基苯磺酸钠，3％op，3％油酸乙酯，分别均匀搅拌。配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以7l/min的滴加速度反应ph值为5.81，得到混合溶液，再倒入密闭容器置于冷凝水中，加入氨水80ml，并循环抽气泡2h。过程中气泡破裂较快，且不均匀不成形，最后沉化过后，无法形成镂空状，以混合液形式存在。沉化1h后，抽滤水温75℃，再进行800℃保温灼烧2小时。

最后测得bet2.2，粒径60-80nm，na离子含量2350.

对比例2

配制浓度为0.4mol/l的氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量2％十二烷基苯磺酸钠，3％op，3％油酸乙酯，分别均匀搅拌。配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以7l/min的滴加速度反应ph值为5.81，得到混合溶液.将混合溶液中加入增稠剂pva，使得粘度再390，再把溶液迅速倒入密闭容器中，并置于冷凝水中，直接从密闭容器上层抽出气体从底部滤网处压入循环制泡，使溶液泡沫丰富均匀，内循环2小时后，沉化1小时用75℃清洗抽滤。泡沫成型很快，相对于实施例1泡沫更稳定。

把依附在玻璃壁上以及成蜂窝状悬空的料取出抽滤清洗，放至推车炉进行800℃保温灼烧3小时。

最后测得bet17.2。粒径40-60nm，钠离子含量1640。

对比例3

配制浓度为0.4mol/l的氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量十二烷基苯磺酸钠5％，3％op分别均匀搅拌。配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以7l/min的滴加速度反应ph值为5.81，得到混合溶液.将混合溶液中加入增稠剂pva，使得粘度再390，再把溶液迅速倒入密闭容器中，并置于冷凝水中，加入80ml氨水，直接从密闭容器上层抽出气体从底部滤网处压入循环制泡，内循环2小时后，沉化1小时用75℃清洗抽滤。放至推车炉进行800℃保温灼烧3小时。

最后测得bet3.4，由图可见无规则小颗粒，钠离子含量1640。

对比例4

配制浓度为0.4mol/l的氯化钕溶液，依次加入计量的氧化钕质量5％十二烷基苯磺酸钠，3％油酸乙酯分别均匀搅拌。配制浓度为0.4mol/l的碳酸钠溶液。将碳酸钠溶液放置于冷凝水中使其温度在10℃以下，在快速搅拌并以7l/min的滴加速度反应ph值为5.81，得到混合溶液.将混合溶液中加入增稠剂pva，使得粘度再390，再把溶液迅速倒入密闭容器中，并置于冷凝水中，加入80ml氨水，直接从密闭容器上层抽出气体从底部滤网处压入循环制泡，内循环2小时后，沉化1小时用75℃清洗抽滤。放至推车炉进行800℃保温灼烧3小时。

最后测得bet1.5，由图可见无规则颗粒，钠离子含量3380。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

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