阅读说明：本技术 一种纳米稀土氧化物的微波制备方法 (Microwave preparation method of nano rare earth oxide ) 是由 黄志民 黄慨 顾传君 冼学权 黄绍权 黄华林 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纳米稀土氧化物的微波制备方法,包括如下步骤,(1)表面处理：取稀土盐溶液调节pH呈碱性,加入表面助剂,得到表面处理的含稀土溶液；(2)沉淀反应：在经过表面处理的含稀土溶液中边搅拌边滴加沉淀剂,经陈化,过滤,洗涤,得到相应稀土沉淀物；(3)微波煅烧：将沉淀物放入微波反应器中进行微波加热煅烧,得到纳米稀土氧化物粉体。本发明采用微波加热煅烧的方法配合表面助剂制备得到颗粒度均匀,形貌一致,分散性好的纳米稀土氧化物。(The invention discloses a microwave preparation method of nano rare earth oxide, which comprises the following steps of (1) surface treatment: taking rare earth salt solution to adjust the pH value to be alkaline, and adding a surface auxiliary agent to obtain rare earth-containing solution for surface treatment; (2) precipitation reaction: dropwise adding a precipitant into the rare earth-containing solution subjected to surface treatment while stirring, and aging, filtering and washing to obtain a corresponding rare earth precipitate; (3) microwave calcination: and placing the precipitate into a microwave reactor for microwave heating and calcining to obtain the nano rare earth oxide powder. The invention adopts a microwave heating calcination method and surface additives to prepare the nano rare earth oxide with uniform granularity, consistent appearance and good dispersibility.)

一种纳米稀土氧化物的微波制备方法

技术领域

本发明涉及稀土领域，具体涉及一种纳米稀土氧化物的微波制备方法。

背景技术

氧化镨(Pr₆O₁₁)是一种无机化合物，英文名称为Praseodymium oxide，可用于玻璃、冶金，并用作荧光粉添加剂等。氧化镨是轻稀土产品中的重要产品之一。因其具有独特的理化性质，故在陶瓷、玻璃、稀土永磁、稀土裂化催化剂、稀土抛光粉、研磨材料和添加剂等领域获得应用，日益广泛，前景还是看好。90年代以来，我国的氧化镨生产工艺技术及装备取得了很大的提高和完善，产品和产量增长较快，不但可供给国内应用量及市场的要求，而且有相当数量出口。因此，我国目前氧化镨的生产技术、产品及产量、供给国内外市场的需求量等均居于世界同行业之冠。可以预言，今后我国的氧化镨工业将会得到更快的发展。目前，我国稀土资源仍居世界首位，其中镨的工业储量约有210万吨，这为今后我国持续发展镨工业提供了充实的物质基础，也是我国独有的一大优势。氧化镨在稀土玻璃、稀土陶瓷、稀土永磁等方面具有较高的应用前景，并且在刚玉砂轮、抛光、石油催化裂解、炼钢添加剂等更多各方面也有非常多的应用。

氧化钕是一种用途及其广泛的稀土氧化物，它主要应用于钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁铁、电视玻壳、玻璃着色、荧光材料、激光材料及橡胶工业添加剂，因为氧化钕的色调高雅，且有很好的变色作用，还被广泛应用于陶瓷、纺织染色、超导以及其他功能材料等高科技领域，且增长势头很猛。近年来对氧化钕在催化领域应用的研究也日益广泛，如催化聚羧酸合成、脂肪醇胺化、合成橡胶等，尤其是大比表面积的纳米氧化钕具有更好的性质和用途，其催化活性更高。在镁合金或铝合金中添加1.5％～2.5％纳米氧化钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺纳米氧化钕的纳米氧化钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺纳米氧化钕的纳米氧化钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。

镨钕，金属Pr-Nd，系银灰色金属锭。稀土总量为99％以上。该金属中钕含量75％左右、镨含量25％左右。金属镨钕在空气中易氧化，属低毒物质，其毒性相当于铁。稀土类在动物体内几乎全部水解，形成氢氧化物的胶体和沉淀，因而不易被吸收。在干燥环境中妥善保管能长期存放。镨钕合金是生产高性能钕铁硼永磁材料的主要原料。其在钕铁硼永磁材料成本中占比约为27％。镨钕氧化物供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。镝铁合金主要用于钕铁硼永磁材料，制造超磁致伸缩合金，光磁记录材料，核燃料稀释剂等。

目前制备纳米稀土氧化物(氧化镨，或氧化钕，或氧化镨钕)的方法多采用沉淀法、萃取分离法、离子交换法，其中沉淀法因稀土回收率低、产量小、成本高未能在工业生产中被应用，并且由于沉淀法在高温反应时由于粒子内外受热不均一发生团聚，使得制备得到的氧化镨(或氧化钕，或氧化镨钕)粒度较大，形貌不一，同时加热过程不可控；萃取分离法在工业生产中应用较广，但是有过程繁琐、萃取剂消耗高成本高的缺点；离子交换法有制备过程长，作业麻烦，稀土回收率不高，产品纯度及产量低等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的提供一种采用沉淀法配合微波加热煅烧的方法制备纳米稀土氧化物(氧化镨，或氧化钕，或氧化镨钕)的方法，该方法使得制备出来的纳米稀土氧化物颗粒度均匀，分散性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种纳米稀土氧化物的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取稀土盐溶液调节pH呈碱性，加入表面助剂，得到表面处理的含稀土溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含稀土溶液中边搅拌边滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到稀土沉淀物；

(3)微波煅烧：将稀土沉淀物放入微波反应器中进行微波加热煅烧，得到纳米稀土氧化物粉体。

作为技术方案的优选，所述稀土盐溶液为镨盐、钕盐或镨钕盐；所述稀土盐溶液浓度为0.1-2mol/L。

作为技术方案的优选，所述步骤(1)中的表面助剂为硬脂酸、聚丙烯酰胺、柠檬酸、十二烷基磺酸钠中的一种。

作为技术方案的优选，所述表面助剂的加入量为稀土盐溶液摩尔质量的5-15％。

作为技术方案的优选，所述步骤(2)中的沉淀剂为草酸、碳酸、碳酸氢铵、草酸盐、碳酸盐中的任一种或者其组合，当为组合沉淀剂时，草酸根：碳酸根＝1:0.2-1.8或草酸根：碳酸根：碳酸氢根＝0.8-1.5:0.5-2：0.1-0.5。

作为技术方案的优选，所述沉淀剂的加入量按摩尔比沉淀剂：稀土＝1-3:1添加。

作为技术方案的优选，所述沉淀剂按0.5-3L/min的速度加入。

作为技术方案的优选，所述步骤(3)中微波加热煅烧的频率为915±50MHz或2450±50MHz，功率1-10kw。

作为技术方案的优选，所述微波加热煅烧的温度为800-1200℃，煅烧时间为2-6h。

作为技术方案的优选，所述微波输出方式包括连续波和脉冲波中任一种或其两种组合的方式。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明在制备的过程中加入表面助剂，在生成的晶粒表面生成一层隔膜，降低其表面能，阻止晶粒在沉淀的过程中长大，同时阻止晶粒发生团聚；本发明所采用助剂制备得到的纳米粉体颗粒更加细致，大小更均匀。

2、沉淀剂的加入速度对形貌也会产生影响，本发明控制沉淀剂的加入速度，使得沉淀更加的均匀，使形成的沉淀分散在溶液内与表面助剂络合覆盖，同时采用组合沉淀剂可以达到更好的沉淀效果，形成共沉淀物，沉淀的分散性更加好。

3、本发明采用微波加热的技术，在加热煅烧的过程中，晶粒表面和内部同时升温，升温迅速，导热均匀，通过特有的微波频率震荡，使得材料内部发生共振产生热量，升温速率及时间可控，使得表面助剂和草酸/碳酸达到分解或燃烧温度后，分解的气体急剧膨胀，起到一定的***作用，使得制备得到的产品更加细致，比表面积更高，颗粒度均匀，形貌一致的纳米稀土氧化物。

4、微波加热的方法由于其加热过程可控，且加热效率高，可有效的降低传统制备方法中耗能高的缺点，具有重要的应用前景。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

一种纳米氧化镨的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为0.1mol/L的镨盐溶液调节pH呈碱性，加入镨盐溶液摩尔质量5％的硬脂酸，得到表面处理的含镨溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含镨溶液中边搅拌边按0.5L/min的速度滴加草酸，经陈化，过滤，洗涤，得到含镨沉淀物；所述草酸：镨按摩尔比＝1:1；

(3)微波煅烧：将含镨沉淀物放入微波反应器中，以频率为915±50MHz、功率1kw、温度为800℃进行微波加热煅烧1h，得到纳米氧化镨粉体；所述微波输出方式为连续波方式。

实施例2

一种纳米氧化钕的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为2mol/L的钕盐溶液调节pH呈碱性，加入钕盐溶液摩尔质量15％的聚丙烯酰胺，得到表面处理的含钕溶液；所述稀土盐溶液为；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含钕溶液中边搅拌边按3L/min的速度滴加碳酸氢铵，经陈化，过滤，洗涤，得到含钕沉淀物；所述碳酸氢铵：钕的摩尔比＝3:1；

(3)微波煅烧：将含钕沉淀物放入微波反应器中，以频率为2450±50MHz、功率10kw、温度为1200℃进行微波加热煅烧5h，得到纳米氧化钕粉体；所述微波输出方式是脉冲波方式。

实施例3

一种纳米氧化镨钕的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为0.5mol/L的镨钕盐溶液调节pH呈碱性，加入镨钕盐溶液摩尔质量10％的柠檬酸，得到表面处理的含镨钕溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含镨钕溶液中边搅拌边按1.5L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含镨钕沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根＝1:0.2；所述沉淀剂：镨钕按摩尔比2:1；

(3)微波煅烧：将含镨钕沉淀物放入微波反应器中，以频率为2450±50MHz、功率8kw、温度为1000℃进行微波加热煅烧2h，得到纳米氧化镨钕粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波两种组合的方式。

实施例4

一种纳米氧化镨的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为0.9mol/L的镨盐溶液调节pH呈碱性，加入镨盐溶液摩尔质量12％的十二烷基磺酸钠，得到表面处理的含镨溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含镨溶液中边搅拌边按2.7L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含镨沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根：碳酸氢根＝0.8:2：0.5；所述沉淀剂：镨按摩尔比＝2.5:1；

(3)微波煅烧：将含镨沉淀物放入微波反应器中，以频率为2450±50MHz、功率3kw、温度为900℃进行微波加热煅烧4h，得到纳米氧化镨粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波组合的方式。

实施例5

一种纳米氧化钕的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为1.5mol/L的钕盐溶液调节pH呈碱性，加入钕盐溶液摩尔质量8％的聚丙烯酰胺，得到表面处理的含钕溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含钕溶液中边搅拌边按1.8L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含钕沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根＝1:1.8；所述沉淀剂：钕按摩尔比＝1.5:1；

(3)微波煅烧：将含钕沉淀物放入微波反应器中，以频率为915±50MHz、功率4kw、温度为1100℃进行微波加热煅烧3h，得到纳米氧化钕粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波两种组合的方式。

实施例6

一种纳米氧化镨钕的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为1.5mol/L的镨钕盐溶液调节pH呈碱性，加入镨钕盐溶液摩尔质量8％的聚丙烯酰胺，得到表面处理的含镨钕溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含镨钕溶液中边搅拌边按2.6L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含镨钕沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根＝1:1.2；所述沉淀剂：镨钕按摩尔比＝2.2:1；

(3)微波煅烧：将含镨钕沉淀物放入微波反应器中，以频率为915±50MHz、功率4kw、温度为1100℃进行微波加热煅烧3h，得到纳米氧化镨钕粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波两种组合的方式。

实施例7

一种纳米氧化镨的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为1.5mol/L的镨盐溶液溶液调节pH呈碱性，加入镨盐溶液摩尔质量8％的聚丙烯酰胺，得到表面处理的含镨溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含镨溶液中边搅拌边按2.7L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含镨沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根：碳酸氢根＝1.5:0.5：0.1；所述沉淀剂：镨按摩尔比＝2.1:1；

(3)微波煅烧：将含镨沉淀物放入微波反应器中，以频率为915±50MHz、功率4kw、温度为1100℃进行微波加热煅烧3h，得到纳米氧化镨粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波两种组合的方式。

实施例8

一种纳米氧化钕的微波制备方法，包括如下步骤，

(1)表面处理：取浓度为1.5mol/L的钕盐溶液调节pH呈碱性，加入钕盐溶液摩尔质量8％的聚丙烯酰胺，得到表面处理的含钕溶液；

(2)沉淀反应：在经过表面处理的含钕溶液中边搅拌边按2.7L/min的速度滴加沉淀剂，经陈化，过滤，洗涤，得到含钕沉淀物；沉淀剂为草酸根：碳酸根：碳酸氢根＝1:1.5：0.2；所述沉淀剂：钕按摩尔比＝1.1:1；

(3)微波煅烧：将含钕沉淀物放入微波反应器中，以频率为915±50MHz、功率4kw、温度为1100℃进行微波加热煅烧3h，得到纳米氧化钕粉体；所述微波输出方式包括连续波和脉冲波两种组合的方式。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。