一種大粒度、大比表面積球形氧化釔的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種大粒度、大比表面積球形氧化釔的制備方法，具體地說，本發明專利技術是關于以釔的無機鹽溶液經過碳酸氫銨沉淀法制備大粒度、大比表面積球形氧化釔的方法。其制備步驟是將釔的無機鹽溶液與碳酸氫銨水溶液直接反應，生成含碳酸釔的漿液，而后加入一定量的可溶性銨鹽，再將漿液靜置陳化后，過濾、洗滌和煅燒，即可制得粒度Ｄ↓［５０］在２０－１００μｍ之間，比表面積在１０－１００ｍ↑［２］／ｇ之間可控的球形氧化釔。加入可溶性銨鹽達到調控合成氧化釔粉體的粒度和比表面積大小的目的。該方法得到同時具備大粒度和大比表面球形的氧化釔產品，沉淀粒度大，漿液過濾性能好，易于工業化操作，整個工藝簡單，不受特殊設備限制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種大粒度、大比表面積球形氧化釔的制備方法，屬于具有特殊物性稀土氧化物粉體材料的制備
技術背景氧化釔粉體是一種重要的高技術陶瓷原料，是熒光粉中應用較多的稀土氧化物之一。氧化釔粉體具有優良的耐熱、耐腐蝕和高溫穩定性，對還原介質穩定性好，介電常數高(12—14)，在電子、材料、航空、航天、原子能和高技術陶瓷等領域的應用會越來越廣泛，因此對氧化釔粉體的顆粒大小以及比表面積的要求也會越來越高。新型高性能稀土催化劑和熒光粉為了提高催化反應活性和發光效率，都要求氧化釔粉末有大的表面積。氧化釔粉體比表面積隨粉體顆粒尺寸的降低而增加，不能夠同時滿足大顆粒大比表面積的要求。而應用于噴涂材料和樹脂填充材料等領域時，往往要求氧化物的形貌為球形或接近球形，顆粒粒度要大(10—60μm)。為了得到球形的氧化釔粉體，工業生產上常用噴霧造粒法制備球形粉體，中國專利CN1388092A公開了球狀陶瓷粉末的制備方法、通過噴嘴將含有陶瓷成份構成的原料粉體生料進行噴霧，從而形成液滴，并通過干燥液體成份而制得復合氧化物陶瓷顆粒粉，平均粒徑為1～50μm，球形度為0.8或大于0.8。中國專利CN1377857公開一種大顆粒球形納米陶瓷粉末的生產方法和應用方法，該方法利用濕法球磨獲得水性納米膠體，顆粒度在5—90nm，將水性膠體噴霧干燥，獲得大顆粒團聚的球形納米陶瓷粉體，團聚粒徑在5—90μm。中國專利1453243A也公開了大顆粒球形亞微米/納米/纖維陶瓷復合粉體的制備方法，該方法經過濕法球磨獲得水基亞微米/納米/纖維陶瓷膠體，將水基亞微米/納米/纖維陶瓷膠體通過離心或壓力噴霧造粒制備出大顆粒球形亞微米/納米/纖維陶瓷復合粉體，粉體平均粒徑30—60μm，粒徑分布10—100μm。但是噴霧干燥法制備大顆粒氧化物的方法，具有工序多，能耗大的缺點。目前，為了解決能耗大與工序多的問題采用的碳酸鹽沉淀法或氫氧化物沉淀法制備的氧化釔粉體，比表面積可達到30m2/g，但平均粒徑或中值粒徑一般在10μm以下，甚至小于1μm，形貌也多為不規則形貌。中國專利CN1394811和CN1394811公開了用釔的鹽類和堿溶液在表面活性劑(或分散劑)存在條件下制備納米級氧化釔，并且得到的粒子多為不規則的多面體形貌。草酸鹽沉淀法具有制備的氧化釔粒度較大，晶型較好的特點，往往用于制備大粒度的氧化釔，但該方法制備的氧化釔比表面又較小，小于5m2/g左右。中國專利CN1629074A公開了一種制備大顆粒稀土氧化物的方法，該方法利用草酸為沉淀劑，沉淀稀土鹽溶液，如硝酸鹽，將所得到的沉淀物干燥，煅燒后得到粒度分布為正態分布、D50大于15μm的晶體形-->態較為完整的六面體稀土氧化物，但存在流動性不佳的問題，在應用時受到限制。中國專利CN1195647涉及大比表面積、超細氧化釔的制備方法，先將硝酸釔溶解于甲酸中，然后加入肼，將所得的混合物于260-360℃下煅燒制得的氧化釔比表面積達10—50m2/g，但是粒度≤0.1μm。目前在濕法體系中通過沉淀法等單純的軟化學手段直接制備出粒度大(20—100μm)，同時比表面積大(10—100m2/g)且為球形的氧化釔尚無報道或專利公布。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種大粒度、大比表面積球形氧化釔的制備方法，該方法得到同時具備大粒度和大比表面球形的氧化釔產品，沉淀粒度大，漿液過濾性能好，易于工業化操作，整個工藝簡單，不受特殊設備限制。針對目前存在的問題，本專利技術通過釔的無機鹽溶液與碳酸氫銨水溶液直接反應，生成含碳酸釔的漿液，再將漿液靜置陳化后，經過濾、洗滌、煅燒，即可得到大粒度(20—100μm)、大比表面(10—100m2/g)球形氧化釔，并通過在含碳酸釔的漿液中調整可溶性銨鹽加入量，可控制球型氧化釔產品的粒度。本專利技術通過以下技術方案實現：(1)采用釔的無機鹽溶液為原料，在攪拌的條件下，加入一定濃度的碳酸氫銨溶液，得到含釔碳酸鹽的漿液。(2)加料完畢后，向漿液中加入一定量的可溶性銨鹽，攪拌均勻。通過調整添加銨鹽量來調整氧化釔的最終粒度。(3)停止攪拌，漿液在一定溫度下靜置陳化。在陳化過程中保持充分靜置。(4)陳化后的漿液經過濾、洗滌、煅燒，得到大粒度球形氧化釔產品。本專利技術中，所述步驟(1)中釔的無機鹽溶液優選硝酸釔和氯化釔溶液，濃度為0.5—2.0mol/L。本專利技術中，所述步驟(1)中碳酸氫銨溶液的濃度0.5—2.0mol/L。本專利技術中，所述步驟(1)中碳酸氫銨的加入量優為理論加入量的100％—300％，優選理論量的105％—120％。本專利技術中，所述步驟(1)中沉淀反應溫度為15—40℃，優選為20—30℃。本專利技術中，所述步驟(2)中可溶性銨鹽的作用主要是改變體系中的離子濃度，使沉淀顆粒的Zeta電位發生較大改變(見實例)，導致顆粒團聚性發生改變，從而可以達到有效地控-->制最終團聚粒度的作用，其基本趨勢是隨著可溶性銨鹽添加量增加，顆粒表面電位絕對值增加，而顆團聚粒度下降和表面積增大。本專利技術中，所述步驟(2)中可溶性銨鹽優選為氯化銨、硝酸銨和硫酸銨，其加入量按照漿液濃度的大于0或小于或等于3mol/L。本專利技術中，所述步驟(3)中所述靜置陳化溫度為15—40℃，優選為25—30℃；陳化靜置時間為6—60小時，優選為12—48小時，本專利技術所述的靜置陳化即漿液在放置過程中不因外部機械力或局部加熱等因素影響而發生振動或波動，靜止陳化有利于團聚粒子均向長大，從而實現顆粒的球化。本專利技術中，所述步驟(4)中所述的煅燒溫度為600℃-1100℃，使其充分分解，得到同時具備大粒度和大比表面積的球形氧化釔。本專利技術具有以下優點：1、采用碳酸氫銨沉淀工藝得到同時具備大粒度和大比表面球形的氧化釔產品，該工藝簡單，不受特殊設備限制：2、沉淀粒度大，漿液過濾性能好，易于工業化操作；3、所得的產品粒度和比表面積可分別在20—100μm和10—100m2/g范圍內進行調整。附圖說明圖1大顆粒球形氧化釔的制備步驟；圖2對比例1制備得到的氧化釔SEM照片；圖3對比例2制備得到的氧化釔SEM照片；圖4實施例1制備得到的氧化釔SEM照片；圖5實施例5制備得到的氧化釔SEM照片。圖1中，釔的鹽溶液經碳銨沉淀工序1得含釔碳酸鹽粒子漿液，向漿液中加入可溶性銨鹽，調節粒子的表面電性的工序2，再經靜置陳化工序3、過濾工序4、高溫灼燒5，得到大顆粒球形氧化釔。具體實施方式對比例1方法的特點是含有噴霧干燥工序：50L濃度為0.5mol/L，pH＝4的硝酸釔溶液，攪拌下加入到濃度1.5mol/L的碳酸氫銨溶液，使碳酸氫銨用量為釔摩爾數的3.2倍。碳酸氫銨加入-->過程中有白色的沉淀生成，過濾后，加入聚乙烯醇作為粘合劑調漿，采用離心噴霧干燥處理后，720℃下煅燒，可以得到粒度為45μm的球形氧化釔，比表面積為9.0m2/g，形貌為不規則球形顆粒。對比例2方法的特點是含有在攪拌狀態下陳化工序：50L濃度為0.5mol/L，pH＝4的硝酸釔溶液，攪拌下加入到濃度1.5mol/L的碳酸氫銨溶液，使碳酸氫銨用量為釔摩爾數的3.2倍。碳酸氫銨加入過程中有白色的沉淀生成，繼續攪拌，在攪拌狀態下于38℃下陳化36h，漿液過濾、洗滌本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大粒度、大比表面球形氧化釔的制備方法，其特征在于，在沉淀過程中控制原料比，并通過添加不同量的可溶性銨鹽調節產品粒度和比表面的大小，沉淀后的漿液陳化，過濾，煅燒得到大粒度、大比表面球形氧化釔，本專利技術具體步驟如下：　（１）采用釔的無機鹽溶液為原料，在一定溫度下攪拌，加入碳酸氫銨溶液進行沉淀，得到含釔碳酸鹽粒子的漿液；　（２）加料完畢后，向漿液中加入一定量的可溶性銨鹽，攪拌均勻，通過調整添加銨鹽量來調整氧化釔的粒度；　（３）停止攪拌，漿液在一定溫度下陳化，陳化過程中保持靜置；　（４）陳化后的漿液經過濾、洗滌、煅燒，得到大粒度球形氧化釔產品。

【技術特征摘要】
1.一種大粒度、大比表面球形氧化釔的制備方法，其特征在于，在沉淀過程中控制原料比，并通過添加不同量的可溶性銨鹽調節產品粒度和比表面的大小，沉淀后的漿液陳化，過濾，煅燒得到大粒度、大比表面球形氧化釔，本發明具體步驟如下：(1)采用釔的無機鹽溶液為原料，在一定溫度下攪拌，加入碳酸氫銨溶液進行沉淀，得到含釔碳酸鹽粒子的漿液；(2)加料完畢后，向漿液中加入一定量的可溶性銨鹽，攪拌均勻，通過調整添加銨鹽量來調整氧化釔的粒度；(3)停止攪拌，漿液在一定溫度下陳化，陳化過程中保持靜置；(4)陳化后的漿液經過濾、洗滌、煅燒，得到大粒度球形氧化釔產品。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，得到的氧化釔最終產品顆粒呈球形，粒度和比表面積分別在D50＝20—100μm和10—100m2/g范圍內。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中釔的無機鹽溶液為硝酸釔、氯化釔中的一種或兩種混合，濃度為0.5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔大立，朱兆武，龍志奇，張順利，黃小衛，韓業斌，趙娜，
申請(專利權)人：北京有色金屬研究總院，有研稀土新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]