一种熔盐法合成铪酸镧粉体的制备方法与流程

本发明属于粉体合成领域，涉及一种熔盐法合成铪酸镧粉体的制备方法。

背景技术：

目前la2hf2o7类稀土铪酸盐陶瓷的制备工艺主要包括：固相反应、球磨法、共沉淀法和溶胶凝胶法等。

文献1“m.,d.migas,andg.moskal,synthesisandthermalpropertiesofzirconate,hafnateandcerateofsamarium[j].surfaceandcoatingstechnology,2018.354:66-75.”采用固相法制备了铪酸钐(sm2hf2o7)陶瓷，该工艺以氧化铪(hfo2)和氧化钐(sm2o3)为原料，在压力为15mpa，温度为1350℃的条件下处理2h；此工艺存在对设备要求高，生产成本等缺点。

文献2“karthik,c.,etal.,transmissionelectronmicroscopicstudyofpyrochloretodefect-fluoritetransitioninrare-earthpyrohafnates[j].journalofsolidstatechemistry,2012.194:168-172”通过多次球磨和烧结的方法制备出多种稀土铪酸盐陶瓷，此工艺球磨时间和热处理保温时间过长；这大大增加了陶瓷的制备周期，且耗费大量的能量。

文献3“guskov,v.n.,etal.,heatcapacityandthermalexpansionofneodymiumhafnateceramics[j].ceramicsinternational,2019.45(16):20733-20737.”使用共沉淀法制备得到了la2hf2o7陶瓷，该工艺于空气气氛中煅烧温度为1773k的条件下进行，热处理温度高，此外，在产生共沉淀物过程中，氨水的加入，可能会使溶液局部沉淀剂浓度过高，产生团聚，使得制备陶瓷组分不够均匀。

文献4“rauwel,etal.,"unusualphotoluminescenceofcahfo3andsrhfo3nanoparticles."advancedfunctionalmaterials,2012.22(6):1174-1179.”以金属锶、甲醇钙、苯甲醇和叔丁醇铪为原料，采用非水溶胶-凝胶法合成了铪酸锶(srhfo3)和铪酸钙(cahfo3)无机纳米颗粒，但该工艺制备得到的陶瓷粉末，均匀性较好、纯度高，锻烧温度偏低，但操作复杂、生产成本高。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种熔盐法合成铪酸镧粉体的制备方法，熔盐法因其有制备温度低、保温时间较短、操作简单，获得的粉体成分、形貌控制性好和粉体活性高等优点，成为一种具有广阔发展前景的陶瓷粉体合成技术。

技术方案

一种熔盐法合成铪酸镧粉体的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：按铪元素与镧元素摩尔比为1:1的计量比称取四氯化铪hfcl4和水合硝酸镧la(no3)3·xh2o，并溶于去离子水中，充分搅拌30min形成混合溶液；

将稀氨水逐滴在搅拌中滴加到混合溶液中，至形成絮状沉淀物后静置12h，使用去离子水反复洗涤5～8次，直至溶液的上层清液ph值显中性，得到共沉淀混合物；

所述稀氨水的浓度为9wt％～15wt％；

步骤2：将共沉淀混合物放入置于60～90℃的温度下烘干6～10h后，取出干燥好的粉末，用研钵研碎；

将熔盐介质置于研钵中，充分研磨得到混合粉料，放入在温度为600～800℃的马弗炉中处理4～8h，将处理好的混合粉末冷却至室温后，置于去离子水中浸泡12h；

所述共沉淀粉末与熔盐介质的质量比计为1:5～15；

步骤3：经浸泡好的混合粉末移至离心管中，多次离心后，直至溶液上层清液不再浑浊，取出离心管底部的白色沉淀，放入到为60～90℃的烘干6～10h后烘箱中烘干后，即得高纯度铪酸镧la2hf2o7粉末。

所述的熔盐介质为摩尔比为1:0.5～1.5的硝酸钠nano3和硝酸钾kno3。

所述步骤2中，以升温速率为2℃/min～6℃/min升至600～800℃。

有益效果

本发明提出的一种熔盐法合成铪酸镧粉体的制备方法，将四氯化铪(hfcl4)和水合硝酸镧(la(no3)3·xh2o)，溶于去离子水中，在氨水作用下获得的共沉淀混合物，干燥后与熔盐介质混合研磨，在马弗炉中处理后经过去离子水中浸泡，离心白色沉淀烘干后，获得高纯度铪酸镧(la2hf2o7)粉末。本发明工艺流程还具有操作简单、制备周期短、合成的陶瓷粉末纯度和结晶度高和制备得到的粉末无需再进行热处理等优点。可以实现在低温条件下，制备得到颗粒尺寸均匀、纯度高和结晶性好的la2hf2o7粉体。很好地克服了传统工艺耗能高、工艺复杂和制备周期长等问题。

本发明制备la2hf2o7粉体的主要特点是：因nano3和kno3熔盐介质体系具有较低的熔点，这使得溶解于熔盐中反应物的反应速度大大加快，降低了la2hf2o7粉体得制备温度，克服了传统工艺耗能高的问题。

图1为合成的la2hf2o7粉体的sem形貌图，从图1可知，本发明制备的陶瓷粉末，颗粒尺寸分布较为均匀；图2为合成的la2hf2o7粉体的xrd图谱，从图2可知，本发明制备得到的陶瓷粉末无其他杂相，为单相结构，且晶体的结晶度高。图3为合成的la2hf2o7粉体的拉曼光谱图，从图3可知，制备得到的晶体粉末为明显的烧绿石结构。

附图说明

图1为合成的la2hf2o7粉体的sem形貌图

图2为合成的la2hf2o7粉体的xrd图谱

图3为合成的la2hf2o7粉体的拉曼光谱图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明的具体过程是：

步骤1：按铪元素与镧元素摩尔比为1:1的计量比称取一定量的四氯化铪(hfcl4)和水合硝酸镧(la(no3)3·xh2o)，溶于去离子水中，充分搅拌30min；把预先配置好的稀氨水倒入到滴定瓶中，逐滴滴加到混合溶液中，边滴定边搅拌，滴定过程大概费时2h；将获得的絮状沉淀物静置12h后，使用去离子水反复洗涤5～8次，直至溶液的上层清液ph值显中性。

步骤2：将洗涤好的共沉淀混合物放入置于60～90℃的温度下烘干6～10h后，取出干燥好的粉末，用研钵研碎；称取一定质量的熔盐介质置于研钵中，将混合粉料充分研磨半个小时；将研磨好的混合粉料，放入在温度为600～800℃的马弗炉中处理4～8h，将处理好的混合粉末冷却至室温后，置于去离子水中浸泡12h。

步骤3：经浸泡好的混合粉末移至离心管中，多次离心后，直至溶液上层清液不再浑浊，取出试管底部的白色沉淀，放入到为60～90℃的烘干6～10h后烘箱中烘干后，即可获得高纯度铪酸镧(la2hf2o7)粉末。

其中，步骤1中所述稀氨水的浓度为9wt％～15wt％。

其中，步骤2中所述的熔盐介质为硝酸钠(nano3)和硝酸钾(kno3)，其中nano3和kno3的摩尔比为1:0.5～1.5；共沉淀粉末与熔盐介质以质量比计，其比值为1:5～15，称取共沉淀粉末为1份，熔盐介质粉末为5份、10份和15份。

其中，步骤2中，以升温速率为2℃/min～6℃/min升至600～800℃。

实施例1：

本实施例一种熔盐法合成la2hf2o7粉体的制备方法。

步骤1：按铪元素与镧元素摩尔比为1:1的计量比称取一定量的hfcl4和la(no3)3·xh2o，溶于去离子水中，充分搅拌30min；把预先配置好的稀氨水倒入到滴定瓶中，逐滴滴加到混合溶液中，边滴定边搅拌，滴定过程大概费时2h；将获得的絮状沉淀物静置12h后，使用去离子水反复洗涤5～8次，直至溶液的上层清液ph值显中性。

步骤2：将洗涤好的共沉淀混合物放入置于60～90℃的温度下烘干6～10h后，取出1份干燥好的粉末，用研钵研碎；称取5份的nano3和kno3熔盐介质置于研钵中，将混合粉料充分研磨半个小时；将研磨好的混合粉料，放入在以升温速率为5℃/min升至为600℃的马弗炉中处理6h，将处理好的混合粉末冷却至室温后，置于去离子水中浸泡12h。

步骤3：经浸泡好的混合粉末移至离心管中，多次离心后，直至溶液上层清液不再浑浊，取出试管底部的白色沉淀，放入到为60～90℃的烘干6～10h后烘箱中烘干后，即可获得高纯度la2hf2o7粉末。

实施例2：

本实施例一种熔盐法合成la2hf2o7粉体的制备方法。

步骤1：按铪元素与镧元素摩尔比为1:1的计量比称取一定量的hfcl4和la(no3)3·xh2o，溶于去离子水中，充分搅拌30min；把预先配置好的稀氨水倒入到滴定瓶中，逐滴滴加到混合溶液中，边滴定边搅拌，滴定过程大概费时2h；将获得的絮状沉淀物静置12h后，使用去离子水反复洗涤5～8次，直至溶液的上层清液ph值显中性。

步骤2：将洗涤好的共沉淀混合物放入置于60～90℃的温度下烘干6～10h后，取出1份干燥好的粉末，用研钵研碎；称取10份的nano3和kno3熔盐介质置于研钵中，将混合粉料充分研磨半个小时；将研磨好的混合粉料，放入在以升温速率为5℃/min升至为650℃的马弗炉中处理6h，将处理好的混合粉末冷却至室温后，置于去离子水中浸泡12h。

步骤3：经浸泡好的混合粉末移至离心管中，多次离心后，直至溶液上层清液不再浑浊，取出试管底部的白色沉淀，放入到为60～90℃的烘干6～10h后烘箱中烘干后，即可获得高纯度la2hf2o7粉末。

实施例3：

本实施例一种熔盐法合成la2hf2o7粉体的制备方法。

步骤1：按铪元素与镧元素摩尔比为1:1的计量比称取一定量的hfcl4和la(no3)3·xh2o，溶于去离子水中，充分搅拌30min；把预先配置好的稀氨水倒入到滴定瓶中，逐滴滴加到混合溶液中，边滴定边搅拌，滴定过程大概费时2h；将获得的絮状沉淀物静置12h后，使用去离子水反复洗涤5～8次，直至溶液的上层清液ph值显中性。

步骤2：将洗涤好的共沉淀混合物放入置于60～90℃的温度下烘干6～10h后，取出1份干燥好的粉末，用研钵研碎；称取15份的nano3和kno3熔盐介质置于研钵中，将混合粉料充分研磨半个小时；将研磨好的混合粉料，放入在以升温速率为5℃/min升至为700℃的马弗炉中处理6h，将处理好的混合粉末冷却至室温后，置于去离子水中浸泡12h。

步骤3：经浸泡好的混合粉末移至离心管中，多次离心后，直至溶液上层清液不再浑浊，取出试管底部的白色沉淀，放入到为60～90℃的烘干6～10h后烘箱中烘干后，即可获得高纯度la2hf2o7粉末。

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