專利名稱：高純氧化釔銪的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純稀土氧化物的制備方法，具體涉及一種高純氧化釔銪的制備方法。屬于無機材料領(lǐng)域中的稀土新材料部分技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土元素因其獨特的電子構(gòu)型而具備特殊的發(fā)光特性，成為光學(xué)材料的寶庫。稀土發(fā)光材料的優(yōu)點是吸收能力強，轉(zhuǎn)換率高，可發(fā)射從紫外到紅外的光譜，在可見光區(qū)域，有很強的發(fā)射能力，且物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。目前，稀土發(fā)光材料主要應(yīng)用于彩電顯像管、計算機顯示器、照明、醫(yī)療設(shè)備等方面。其用量最大的是彩電顯像管、計算機顯示器、稀土三基色節(jié)能燈和等離子顯示屏等。
隨著此類設(shè)備質(zhì)量與檔次的不斷提高，其對發(fā)光材料前驅(qū)體的要求也越來越高，如體現(xiàn)在對純度的要求上，SiO2含量是衡量發(fā)光材料前驅(qū)體純度的主要標志，目前，主流計算機顯示器用熒光材料均要求前驅(qū)體的SiO2含量小于10ppm；在粒度和均勻性方面，要求前驅(qū)體的粒度在3~6um之間，同時等離子顯示屏等新型顯示設(shè)備對熒光材料前驅(qū)體的微晶大小(即亞晶尺寸)也提出了高精度的要求。因此，為保持并拓展稀土在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，開發(fā)高純度、粒度與分布合理、亞晶尺寸可控的新型稀土發(fā)光材料前驅(qū)體成為必然趨勢。
生產(chǎn)稀土發(fā)光材料前驅(qū)體的企業(yè)較多，其中用于紅色熒光粉前驅(qū)體的氧化釔銪共沉物占了較大分額，多采用萃取分離后草酸沉淀再灼燒的工藝，但因這三道工序涉及因素較多，并且相互影響，目前尚無廠家能同時達到產(chǎn)品高純度并可控制粒度、均勻性及亞晶大小的水平。僅在純度方面，通常的氧化釔銪只達到SiO2含量在30ppm左右的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種高純、粒度在3～6um，并且亞晶尺寸可控的高純氧化釔銪的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于該法包括以下工藝步驟(1)、用鹽酸或硝酸、醋酸分別溶解氧化釔和氧化銪，混合后形成濃度為0.1～2Mol/l的稀土氯化物或硝酸鹽、醋酸鹽溶液，其中氧化釔與氧化銪的重量百分比為氧化釔90％～99％，氧化銪1％～10％；(2)、取一定量的2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯，以NaOH按10～20％的皂化率皂化后，與2～10倍的磺化煤油混合成有機萃取劑，將上述混合稀土溶液的PH調(diào)整為2～6，與有機萃取劑按0.2～0.5∶1的比例混合，攪拌5～30分鐘后，靜置分離，用分液漏斗取出水相；必要時可重復(fù)上述步驟1～3次；(3)、在反應(yīng)器中加入5％~10％濃度的碳酸氫銨溶液，溶液體積為稀土溶液體積的5％~20％，另配制重量百分比濃度為10～30％的沉淀劑，沉淀劑為草酸或草酸銨，需要量為所溶解稀土氧化物重量的1.6～2.5倍，向反應(yīng)器中同時加入稀土溶液和沉淀劑，控制二者的速度在50～100ml/分鐘，并同步加完，同時以中快速攪拌，攪拌速度為100～300轉(zhuǎn)/分，以形成稀土草酸鹽沉淀，在沉淀過程中保持體系的溫度在20～90℃；(4)、沉淀反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物以去離子水洗至PH值至5.0～6.5；再經(jīng)離心脫水，將脫水后的產(chǎn)物用無水乙醇調(diào)成漿狀，置于烘箱中，在80～100℃溫度下進行5小時以上的干燥處理；(5)、將干燥后的產(chǎn)物置于高純陶瓷坩堝中，在清潔空氣氣氛下以煅燒，得到稀土氧化物；煅燒溫度與時間根據(jù)所需亞晶尺寸而定，亞晶尺寸越小，所需的煅燒溫度越低，煅燒時間越短；亞晶尺寸越大，所需的煅燒溫度越高，煅燒時間越長。通常，煅燒時間固定在2小時的話，煅燒溫度在700～1150℃范圍內(nèi)，所得到的相應(yīng)亞晶尺寸在200～700A。具體地說，當溫度為700～900℃時，亞晶尺寸在200～500A之間，當溫度為900～1000℃時，亞晶尺寸在500～600A之間；當溫度為900～1100℃時，亞晶尺寸在600～700A之間。
本發(fā)明的操作比較簡單，容易實現(xiàn)自動化條件下的工業(yè)生產(chǎn)；P507(2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯)在該條件下對鈣離子有最大的選擇性，因此稀土溶液中的大部分鈣被萃取除去，而沉淀劑中的草酸根對稀土又有較好的選擇性，進一步避免了殘余的鈣離子形成沉淀物，因此所得稀土氧化物具有普通產(chǎn)品難以達到的高純度，SiO2含量可達10ppm以下；碳酸氫銨在反應(yīng)體系中的加入，有利于小顆粒晶種的預(yù)先生成，從而使之后生成的草酸稀土顆粒不會發(fā)育過大，無水乙醇在脫水過程中可進一步避免團聚的形成，這樣最終產(chǎn)品的粒度可控制在3～6um之間；由于在加料過程中嚴格控制為勻速，使得顆粒粒徑分布良好；亞晶的生成和發(fā)育重要受煅燒過程的影響，對煅燒條件進行控制，可以得到所需的亞晶尺寸范圍。因此，本發(fā)明所提供的產(chǎn)品，在純度和微觀特性上比傳統(tǒng)產(chǎn)品有很大的改善，完全滿足發(fā)光材料對稀土產(chǎn)品的要求。
具體實施例方式
實施例1用鹽酸分別溶解氧化釔20g，氧化銪1g，混合后鹽酸釔銪溶液總體積為180ml，濃度為1.0Mol/l；以NH4HCO3調(diào)整PH至3.0。取P507(2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化10％后，與350ml磺化煤油混合成有機萃取劑，將混合稀土溶液與萃取劑混合攪拌10分鐘，以分液漏斗引出稀土溶液。稱取45g草酸，溶解于300ml去離子水中。在反應(yīng)器中加入5％碳酸氫銨溶液40ml，在200轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下，由自動控制系統(tǒng)同時向反應(yīng)器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在20-30ml/分鐘，且二者同時加完，以形成稀土草酸鹽沉淀，在沉淀過程中保持體系的溫度在70～90℃。加料完畢后，將產(chǎn)物以去離子水洗至PH值至6.0，離心脫水，以無水乙醇調(diào)成獎狀，置于烘箱中，在80～100℃溫度下進行5小時以上的干燥處理，在馬弗爐內(nèi)以900℃灼燒2h，過篩后即得氧化釔銪產(chǎn)品。產(chǎn)品的SiO2含量為8ppm，粒度D50為3.8um，亞晶尺寸為485A。
實施例2
用硝酸分別溶解氧化釔20g，氧化銪1.5g，混合后硝酸釔銪溶液總體積為150ml，濃度約為1.1Mol/l；以NH4HCO3調(diào)整PH至4.0。取P507(2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化20％后，與350ml磺化煤油混合成萃取劑，將混合稀土溶液與萃取劑混合攪拌30分鐘，以分液漏斗引出稀土溶液。稱取40g草酸銨，溶解于300ml去離子水中。在反應(yīng)器中加入5％碳酸氫銨溶液40ml，在200轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下，由自動控制系統(tǒng)同時向反應(yīng)器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在20- 30ml/分鐘，且二者同時加完，以形成稀土草酸鹽沉淀，在沉淀過程中保持體系的溫度在20～50℃。加料完畢后，將產(chǎn)物以去離子水洗至PH值至6.0，離心脫水，以無水乙醇調(diào)成獎狀，置于烘箱中，在80～100℃溫度下進行5小時以上的干燥處理，在馬弗爐內(nèi)以1000℃灼燒2h，過篩后即得氧化釔銪產(chǎn)品。產(chǎn)品的SiO2含量為8ppm，粒度D50為4.5um，亞晶尺寸為610A。
實施例3用醋酸分別溶解氧化釔20g，氧化銪1.5g，混合后醋酸釔銪溶液總體積為150ml，濃度約為1.1Mol/l；以NH4HCO3調(diào)整PH至6.0。取P507(2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化15％后，與350ml磺化煤油混合成萃取劑，將混合稀土溶液與萃取劑混合攪拌30分鐘，以分液漏斗引出稀土溶液。稱取40g草酸銨，溶解于300ml去離子水中。在反應(yīng)器中加入5％碳酸氫銨溶液40ml，在300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下，由自動控制系統(tǒng)同時向反應(yīng)器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在25-30ml/分鐘，且二者同時加完，以形成稀土草酸鹽沉淀，在沉淀過程中保持體系的溫度在50～70℃。加料完畢后，將產(chǎn)物以去離子水洗至PH值至6.5，離心脫水，以無水乙醇調(diào)成獎狀，置于烘箱中，在90～100℃溫度下進行5小時以上的干燥處理，在馬弗爐內(nèi)以1000℃灼燒2h，過篩后即得氧化釔銪產(chǎn)品。產(chǎn)品的SiO2含量為8ppm，粒度D50為4.5um，亞晶尺寸為610A。
權(quán)利要求
1.一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于該法包括以下工藝步驟(1)、用鹽酸或硝酸、醋酸分別溶解氧化釔和氧化銪，混合后形成濃度為0.1～2Mol/l的稀土氯化物或硝酸鹽、醋酸鹽溶液，其中氧化釔與氧化銪的重量百分比為氧化釔90％～99％，氧化銪1％～10％；(2)、取一定量的2-乙基己基磷酸單2-乙基己酯，以NaOH按10～20％的皂化率皂化后，與2～10倍的磺化煤油混合成有機萃取劑，將上述混合稀土溶液的PH調(diào)整為2～6，與有機萃取劑按0.2～0.5∶1的比例混合，攪拌5～30分鐘后，靜置分離，用分液漏斗取出水相；(3)、在反應(yīng)器中加入5％~10％濃度的碳酸氫銨溶液，溶液體積為稀土溶液體積的5％~20％，另配制重量百分比濃度為10～30％的沉淀劑，沉淀劑為草酸或草酸銨，需要量為所溶解稀土氧化物重量的1.6～2.5倍；向反應(yīng)器中同時加入稀土溶液和沉淀劑，控制二者的速度在50～100ml/分鐘，并同步加完，同時以中快速攪拌，攪拌速度為100～300轉(zhuǎn)/分，以形成稀土草酸鹽沉淀，在沉淀過程中保持體系的溫度在20～90℃；(4)、沉淀反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物以去離子水洗至PH值至5.0～6.5；再經(jīng)離心脫水，將脫水后的產(chǎn)物用無水乙醇調(diào)成漿狀，置于烘箱中，在80～100℃溫度下進行5小時以上的干燥處理；(5)、將干燥后的產(chǎn)物置于高純陶瓷坩堝中煅燒，得到稀土氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述步驟(2)重復(fù)1～3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述煅燒溫度與時間根據(jù)所需亞晶尺寸而定，亞晶尺寸越小，所需的煅燒溫度越低，煅燒時間越短；亞晶尺寸越大，所需的煅燒溫度越高，煅燒時間越長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述煅燒時間在2小時±0.5小時，煅燒溫度在700～1150℃內(nèi)，所得到的相應(yīng)亞晶尺寸在200～700A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述煅燒溫度在700～900℃，所得到的相應(yīng)亞晶尺寸在200～500A。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述煅燒溫度在900～1000℃，所得到的相應(yīng)亞晶尺寸在500～600A。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高純氧化釔銪的制備方法，其特征在于所述煅燒溫度在900～1100℃，所得到的相應(yīng)亞晶尺寸在600～700A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高純氧化釔銪的制備方法，其工藝步驟為(1)用鹽酸或硝酸、醋酸分別溶解氧化釔和氧化銪；(2)取2－乙基己基磷酸單2－乙基己酯，以NaOH皂化后，與磺化煤油混合成有機萃取劑，將上述混合稀土溶液與有機萃取劑混合，攪拌，靜置分離，取出水相；(3)在反應(yīng)器中加入碳酸氫銨溶液，另配制10～30％的沉淀劑，沉淀劑為草酸或草酸銨；向反應(yīng)器中同時加入稀土溶液和沉淀劑，并同步加完，保持體系的溫度在20～90℃；(4)沉淀反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物水洗至pH值至5.0～6.5；再經(jīng)離心脫水，將脫水后的產(chǎn)物用無水乙醇調(diào)成漿狀，置于烘箱中干燥處理；(5)將干燥后的產(chǎn)物置于高純陶瓷坩堝中煅燒，得到稀土氧化物。本發(fā)明高純、粒度在3～6μm，并且亞晶尺寸可控。
文檔編號C01F17/00GK1931724SQ20061009628
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者史衛(wèi)東, 肖睿, 何地寶, 劉剛, 吳伯偉, 鐘成福 申請人:江陰加華新材料資源有限公司