【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及氧硫化釓粉體制備，尤其是涉及一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體及其制備方法。
技術介紹
1、氧硫化釓(gd2o2s)具有密度高、禁帶寬度大、x射線吸收系數大、化學及熱穩定性高等優點，可以作為優異的閃爍材料基質，在醫用x射線成像系統、輻射探測、工業無損檢測等領域有著廣泛的應用。
2、目前，gd2o2s粉體的制備主要采用高溫固相法，在工業生產中已得到應用。其通常將氧化釓、硫粉等原料混合、研磨，添加一定量助熔劑，在還原氣氛下高溫(1000℃左右)反應而成。但此合成工藝尚存在很多不足，例如硫在高溫下大量揮發，不僅大大增加廢氣處理成本，而且產物gd2o2s中會產生大量硫空位等缺陷，大大降低了其光學性能。并且必須在氫氣、硫化氫、一氧化碳等還原性氣氛下合成，不僅大大增加了生產、環保成本，而且此類還原性氣體易燃易爆、有毒，具有非常高的危險性。此外，高溫固相法合成的gd2o2s粉體存在粒徑較大、易團聚、易有雜相等問題。
3、因此，亟需研究一種合成方法簡便、合成的gd2o2s粉體顆粒均勻的氧硫化釓粉體制備方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體及其制備方法。通過再合成過程中增加熔鹽，大幅降低了合成溫度，生成的gd2o2s的結晶性好，純度高、無雜相，分散性高。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、本專利技術提供一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，包括以下步驟
4、s1：配置前驅體溶液，將獲得的沉淀產物清洗并烘干，獲得前驅體粉末；所述前驅體粉末為gd2o2co3、gd2(so4)3·8h2o、gd2(oh)4so4·xh2o、gd2(oh)5no3·xh2o中的一種，或，所述前驅體粉末為摻入稀土離子的前驅體粉末，
5、其中，x為化學式中的結晶水數目；
6、s2：將s1中制備好的前驅體粉末、硫源與熔鹽混合均勻后置于坩堝內，在保護氣氛下高溫燒結，使混合粉末形成熔融態，待燒結完成，冷卻后清洗、干燥，獲得氧硫化釓粉體；
7、所述熔鹽為li2co3和na2co3、li2co3和k2co3、li2co3和k2co3、na2co3中的一種。
8、進一步地，s1中，所述摻入的稀土離子為tb3+、pr3+、sm3+、er3+、ce3+、eu3+、nd3+、ho3+、tm3+中的一種或多種，所述摻入的稀土離子與gd3+的摩爾比為0.5～1。
9、進一步地，s2中，所述硫源為硫脲或硫粉；
10、所述硫源與前驅體粉末的物質的量之比為(2～6)：1。
11、進一步地，s2中，所述高溫燒結的溫度為400～900℃，保溫時間為1～3小時；
12、所述坩堝的材質為氧化鋁、石墨、氮化硼、鉑金、碳化硅中的一種；
13、所述清洗過程為采用稀鹽酸清洗至無氣泡產生后，再依次采用去離子水、無水乙醇清洗；
14、所述烘干過程為在50～80℃下烘干，烘干時間為5～12小時。
15、進一步地，s1中，所述gd2o2co3粉末的制備過程為：將碳酸氫銨與nh3·h2o混合均勻，依次加入gd(no3)3水溶液、ln(no3)3水溶液、濃度為30wt.％的h2o2溶液，待反應完成后將沉淀物洗滌、烘干，獲得gd2o2co3前驅體粉末。
16、進一步地，所述碳酸氫銨和nh3·h2o的摩爾比為1:(0.6～1)，所述碳酸氫銨溶液的濃度為3～5mol/l；
17、所述gd(no3)3與碳酸氫銨摩爾比為(0.04～0.06):1，所述gd(no3)3水溶液的濃度為1～1.5mol/l；
18、所述的ln(no3)3溶液的濃度為0.5～1mol/l，所述ln3+為tb3+、pr3+、sm3+、er3+、ce3+、eu3+、ho3+、tm3+中的一種，gd3+與ln3+的摩爾比為(99.7～99.99):(0.01～0.3)；
19、所述h2o2溶液與gd(no3)3的摩爾比為1:(2～4)。
20、進一步地，s1中，所述前驅體gd2(so4)3·8h2o粉末的制備過程為：將gd2o3溶于稀鹽酸中，并加入過量稀硫酸和大量的乙醇，濾出沉淀，采用乙醇洗滌，在空氣中晾干后獲得前驅體粉末gd2(so4)3·8h2o。
21、進一步地，所述gd2(oh)4so4·xh2o或gd2(oh)5no3·xh2o粉末的制備過程為：將gd2o3溶于稀硫酸或稀硝酸溶液中配置濃度為0.1～0.5mol/l的gd2(so4)3或gd(no3)3水溶液，再加入硝酸銨，攪拌均勻獲得混合液；
22、配制0.5～1mol/l?nh3·h2o或尿素水溶液，滴加進混合液中并攪拌均勻，倒入水熱釜中，180℃下反應12～24小時，待冷卻后洗滌、干燥，獲得前驅體粉末gd2(oh)4so4·xh2o或gd2(oh)5no3·xh2o；
23、所述gd2(so4)3與nh3·h2o的摩爾比為1:(3～6)；gd(no3)3與尿素的摩爾比為1:(3～6)。
24、進一步地，s2中，所述保護氣氛為空氣、還原性氣氛或惰性氣氛，所述還原性氣氛包括氫氣、硫化氫和一氧化碳，所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣。
25、本專利技術還提供一種氧硫化釓粉體，所述氧硫化釓粉體的粒徑為400nm～1μm。
26、與現有技術相比，本專利技術具有以下優點和有益效果：
27、1、本專利技術在空氣或還原性氣氛或惰性氣氛下合成了gd2o2s粉體，相比傳統高溫固相合成法，大幅降低了合成溫度，合成溫度從1000℃降低至400℃，生成的gd2o2s的結晶性好，純度高、無雜相，顆粒的粒徑小400nm～1μm，分散性高。
28、2、本專利技術能大大降低生產中的原料、環保、安全成本，有利于gd2o2s粉體的大規模生產。
29、3、本專利技術中的熔鹽在高溫熔融時，為gd2o2s的合成提供了一個熔劑環境，反應物充分反應生成gd2o2s，不同于高溫固相法中利用無機鹽作為助熔劑，熔鹽法是利用熔鹽在高溫下作為熔劑，其使用的鹽量遠大于高溫固相法中的助熔劑。熔鹽法與傳統的高溫固相法相比，反應物之間的接觸面積大，液態熔鹽的具有流動性，加速反應速度，能降低反應的活化能，從而降低反應溫度，減少反應時間。熔鹽在熔化狀態時，由于其高粘度，能減弱環境中氣體如氧氣的擴散，從而能有效減緩gd2o2s的氧化，使得合成過程中可以在空氣氣氛下進行。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S1中，所述摻入的稀土離子為Tb3+、Pr3+、Sm3+、Er3+、Ce3+、Eu3+、Nd3+、Ho3+、Tm3+中的一種或多種，所述摻入的稀土離子與Gd3+的摩爾比為0.5～1。
3.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S2中，所述硫源為硫脲或硫粉；
4.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S2中，所述高溫燒結的溫度為400～900℃，保溫時間為1～3小時；
5.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S1中，所述Gd2O2CO3粉末的制備過程為：將碳酸氫銨與NH3·H2O混合均勻，依次加入Gd(NO3)3水溶液、Ln(NO3)3水溶液、濃度為30wt.％的H2O2溶液，待反應完成后將沉淀物洗滌、烘干，獲得Gd2O2CO3前驅體粉末。
6.根據權利要求5所述的一種基于熔
7.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S1中，所述前驅體Gd2(SO4)3·8H2O粉末的制備過程為：將Gd2O3溶于稀鹽酸中，并加入過量稀硫酸和大量的乙醇，濾出沉淀，采用乙醇洗滌，在空氣中晾干后獲得前驅體粉末Gd2(SO4)3·8H2O。
8.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，所述Gd2(OH)4SO4·xH2O或Gd2(OH)5NO3·xH2O粉末的制備過程為：將Gd2O3溶于稀硫酸或稀硝酸溶液中配置濃度為0.1～0.5mol/L的Gd2(SO4)3或Gd(NO3)3水溶液，再加入硝酸銨，攪拌均勻獲得混合液；
9.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，S2中，所述保護氣氛為空氣、還原性氣氛或惰性氣氛，所述還原性氣氛包括氫氣、硫化氫和一氧化碳，所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣。
10.一種如權利要求1-9任一所述的制備方法獲得的氧硫化釓粉體，其特征在于，所述氧硫化釓粉體的粒徑為400nm～1μm。
...【技術特征摘要】
1.一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，s1中，所述摻入的稀土離子為tb3+、pr3+、sm3+、er3+、ce3+、eu3+、nd3+、ho3+、tm3+中的一種或多種，所述摻入的稀土離子與gd3+的摩爾比為0.5～1。
3.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，s2中，所述硫源為硫脲或硫粉；
4.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，s2中，所述高溫燒結的溫度為400～900℃，保溫時間為1～3小時；
5.根據權利要求1所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，s1中，所述gd2o2co3粉末的制備過程為：將碳酸氫銨與nh3·h2o混合均勻，依次加入gd(no3)3水溶液、ln(no3)3水溶液、濃度為30wt.％的h2o2溶液，待反應完成后將沉淀物洗滌、烘干，獲得gd2o2co3前驅體粉末。
6.根據權利要求5所述的一種基于熔鹽法的氧硫化釓粉體的制備方法，其特征在于，所述碳酸氫銨和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐展，張曾媛，張順琦，封趣，李偉銘，江一凡，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。