稀土氧化物制备研究文档格式.docx
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Eu2O3、Pr2O3、Yb2O3可作为TiO2混杂剂,提升光催化成效。
三价稀土氧化物对酯化反响都有催化作用,且轻稀土氧化物比重稀土氧化物的催
化活性高,此中Sm2O3、Nd2O3的催化活性最好,有实质应用远景;
重稀土氧化物的
活性一般较差,此中Tm2O3,Ho2O3的催化活性最小,Eu2O3活性较好,Yb2O3的活性
居中[39-41]。
稀土催化剂中使用的是La和Ce的化合物,Ce拥有储氢功能,并能
稳固催化剂表面上的铂和铑的分别性,La在铂基催化剂中可代替铑,降低成本。
在催化剂载体中加入La、Ce、Y等稀土元素还可以提升载体的高温稳固性、机械
CeO2、La2O3、Y2O3等[49]。
强度、抗高温氧化能力。
汽车尾气净化稀土催化剂所用的稀土主假如以CeO2、
PrO2和La2O3的混淆物为主形成的拥有高氧化复原活性的三元催化剂。
稀土氧
化物作为载体运用于甲烷部分氧化中的主假如1.2抛光粉和玻璃
二氧化铈是抛光粉的主要成分,抛光粉是一种高效优良抛光资料,在电视显
象管、眼镜片、光学玻璃、航空玻璃、集成电路基板、液晶显示器及各样宝石等
制品方面应用宽泛,粒度大的用作往常的光学元件、眼镜片等的抛光,粒度小的
合用组合镜片、大尺寸镜片和特别品的抛光,颗粒大小不均的抛光粉会致使工件
[2]
料制作装修品[20]。
氧化铈抛光液也是目前微粉领域研究的热门[23]。
Nd2O3、Pr2O3、
CeO2、Ce2O3是玻璃有名的着色剂。
含4%Nd2O3的玻璃在人工照明时为鲜红色,
在日光为紫红色,因此被称为变色玻璃。
Nd2O3常用于高级艺术玻璃制品的着色
剂。
钕因汲取红色和绿色中间的波长(570-585nm)的光,加人到电视玻璃中可
除去无用的颜色,使红、绿、蓝的再现性加强,使电视荧光屏的色彩反差鲜亮。
Nd2O3也是物理脱色剂。
Pr2O3在厚玻璃中成绿色,在薄玻璃中成黄色。
这类玻
璃在光学仪器上可用作特种光学滤光器。
CeO2使玻璃带有微红色的娇艳黄色,
与TiO2形成TiCeO4,使玻璃着成金黄色。
CeO2又是强的化学脱色剂之一,在显像管荧光屏玻璃中加人CeO2或Nd2O3,可防备因铁惹起的玻璃着色作用,起玻璃脱色作用,还可汲取电视机产生的电子线,防备玻璃老化和变暗,还可以够生
产防辐射玻璃,以及照相机和摄像机镜头玻璃、各样光学透镜和眼镜片。
Sm2O3
使玻璃着成漂亮的黄色,掺有钐的硅铝酸盐玻璃能够提升密度、折光率、显微硬
度及热膨胀系数。
CeO2是一种较激烈的氧化剂,所以脱色成效好。
La2O3
增添光学玻璃的折射率,所以La2O3常用来制造高折射低色散的不含SiO2或
SiO2含量低的光学玻璃,在照相机镜头玻璃及其余光学玻璃中均有应用。
Pr2O3
和Nd2O3在可见光地区拥有特色汲取峰,可用来制造滤光玻璃。
当镨与钕联合时,在弧焊用的护目镜玻璃中可克制蓝弧光[32-36]。
1.3电极资料和磁资料
研究表示稀土及其氧化物能够帮助加快电子在电极表面的传达[9]。
Tm2O3用
于制造携带式X射线透射状置[10],用作磷光体活化剂[11],用作核反响堆中的控
制资料[12],冷光发光资料[13],在医学领域[14]和半导体[15]。
Iwai等的报导表示,
Tm2O3能够作为感觉膜用于pH离子敏场效晶体管(pH-ISFET)设施中[15]。
Pan等的研究也表示,Tm2O3感觉薄膜堆积到金属Si底物上关于pH值的检测拥有较
好的感觉特征[16]。
粒径大而均匀的稀土氧化物被用到火法电解制备稀土金属领
域,密度较大的氧化物在进行电解时,能够防止电解时发生飞溅。
使用二氧化铈
取代传统的白砒应用于玻璃行业,为使二氧化铈和玻璃更好地混和均匀,也希望
使用大颗粒、高松装密度二氧化铈[21]。
稀土金属氧化物混杂的CeO2是重要的中
低温固体氧化物燃料电池电解质,它作为一种新式绿色能源的电解质资料已遇到人们的广泛关注[25]。
如Nd-Fe-B永磁体是目前发现的磁性能最高的永磁资料,被称之为超级磁体和今世永磁之王[25]。
1.4发光资料
稀土氧化物用于节能灯焚光粉、显示器突光粉、显示器背光源突光粉、促使
动植物生长的特种灯用突光粉等[27]。
Er2O3、Y2O3可用于制备细颗粒红色荧光粉
Y2O3:
Eu3+[28]。
稀土独到的光谱性质是其在荧光粉和颜猜中应用的基础,在荧光
粉中增添微量的稀土就能起到有效的作用,激发某种稀土时,能发射出电磁波谱
中波长极精准的光,铈发射紫外光,摘发射黄光,铥发射红光,铽发射绿光,钕
发射红外光。
荧光粉为钇、铕和铽等高纯稀土化合物供给一个重要市场[42]。
荧
光粉的激活剂即是纯度高达%的Tb4O5[45]。
节能灯用和彩电荧光粉的主要
[46]
组分即是纯度高达%的Eu203和Y2O3。
Er2O3在硅基资料的应用能够获取高的光致发光效率[52]。
Er2O3薄膜在室温下拥有很强的光致发光强度和固有的
平直的光谱增益,所以Er2O3薄膜能够应用于超短波高增益光波导放大器和集成
光电路[53]。
Er2O3薄膜高的透光率以及适合的折射率又使得它能够用于太阳能电
池中的抗反射涂层[54]。
1.5陶瓷资料
掺稀土的
ZrO
2
是一种宽泛应用的陶瓷资料,增添Y2
O
3、CeO2
或La2
3等
稀土氧化物的作用在于防备ZrO2高温相变和变脆,生成相变增韧陶瓷构造资料。
纳米Y2O3-ZrO2陶瓷拥有很高的强度和韧性。
可用作刀具、耐磨零件,可制成
陶瓷发动机零件;
用于燃料电池作为固体电解质[29]。
姚义俊等人研究表示,加入
Yb2O3、La2O3、Sm2O3促使氧化铝瓷的烧结,提升了氧化铝瓷的力学性能。
根
据显微构造剖析表示Yb2O3、La2O3、Sm2O3能克制氧化铝晶粒生长、细化晶粒,使
晶粒尺寸较均匀地形成致密化构造。
使用超细或纳米级的Yb2O3、La2O3、Sm2O3、
Nd2O3等制备的电子陶瓷(电子传感器、PTC资料、微波资料、电容器、热敏电
阻等),电性能、热性能、稳固性获取很多改良,是电子资料升级的重要方面。
用纳米Sm2O3、Nd2O3等制作的多层电容、微波器件,性能大大提升[37]。
在传统
的压电陶瓷资猜中(如PbTiO3、PbZrTiO(PZT))掺入微量稀土氧化物,如Y2O3、
La2O3、Sm2O3、CeO2、Nd2O3等制得的功能陶瓷,大大改良这些资料的介电性
和压电性,宽泛地用于电声、水声、超声器件,信号办理、红外技术、引燃引爆、
微型马达等方面,Sm2O3、Eu203、Gd2O3可制作高抗辐射坩埚用于熔炼金属铀[44]。
往常使用Y2O3、Sm2O3等稀土金属作为烧结助剂来促使烧结,降低AlN晶格氧含量,提升AlN陶瓷热导率[47]。
1.6其余
La2O3、Gd2O3、Tb4O7、Er2O3、Yb2O3等稀土氧化物作为制备氯氧化物的
原料[18]。
胡艳宏等人研究的大颗粒二氧化铈的中心粒径D50为20μm,松装密
度为-3,已用于玻璃工业化大生产中[22]。
稀土氧化物被宽泛应用于传统
工业和高科技领域中。
在光学玻璃、抛光资料、荧光与激光资料、半导体、光导
纤维、功能陶瓷制备中的混杂剂和烧结助剂、石油裂化催化及汽车尾气净化催化、
永磁资料磁光储存及磁致冷资料,以及原子反响堆控制资料等领域都大批使用到
稀土氧化物。
稀土氧化物纳米化后,所体现出的光、电、磁、力学、化学等方面的特征,使其性能有飞腾性的提升[24]。
Y2O3粉达到纳米级可用于制造高强度耐
热合金,火箭和飞机喷嘴,粒度大小直接影响氧化钇在耐高温喷涂资料、原子能反响堆燃料的稀释剂中的应用;
80nm的氧化钇能够作为红外障蔽涂层,反射热的
效率很高;
氧化钇固体激光晶体已经是军用固体激光技术的支柱资料。
钇钡铜氧高
温超导资料能应用于卫星通讯、信息战武器装备等微波工作领域[26]。
橡胶硫化
过程中加入少许的超微CeO2粉末可对橡胶起到必定的改性作用,CeO2纳米晶是
细胞色素c的电化学反响的优秀促使剂,且促使作用很稳固,CeO2纳米微粒可
[31]
作为抗钒钝化剂,减少对催化剂的污染等。
金属钇的热衷子俘获截面小,并且
它的熔点高,密度小,不与液体铀和钚起反响,吸氢能力又很强,是很好的反响
堆强性构造资料,可用作运输核燃料液铀的管道等设施。
而另一些稀土元素如钆、铕、钐的热衷子俘获截面很大,是优秀的核反响堆的控制资料,这些稀土金属及
其化合物可用作反响堆的控制棒、可燃毒物的克制剂以及防备层的中子汲取剂
[43]。
LiYongxiu等研究表示,氧化钇超细颗粒焙烧后拥有大的比表面积和多孔构造,所以将氧化钇应用在废水除磷中确实可行[48]。
Sm2O3作为一种重要的稀土氧化物,不单拥有核性质,被用作原子能反响堆的构造资料、障蔽资料和控制资料
[50]。
Er2O3的熔点在2230~2490℃之间,能够用作保护涂层和防腐化涂层[51]。
2稀土氧化物的研究
张凌云等在草酸积淀法制备Nd2O3中,研究了温度高升到60℃产率不在增添;
H+浓度太高积淀不完好,太低非稀土杂质一起积淀,增添氨水耗费量,选择
1.0mol/L;
选择氨水或碳酸氢铵作助积淀剂,发现碳酸氢铵有白色絮状积淀在上
层澄清液中,而氨水无此现象;
积淀剂草酸用量达到理论值,上清液仍有Re存在,加入大批氨水才查验不出Re存在;
助积淀剂两种方式加入,一是加完草酸
后,用氨水回调,发现草酸盐颗粒小,积淀澄清时总有部分颗粒积淀较晚,且表观密度较小,另一种是先将氨水倒入草酸中搅匀,而后一起加入则不存在前方状况,可制得与纯真草酸积淀质量同样的氧化钕[1]。
李德贵等在氧化镧粉体的制备及其
对晶粒粒度的影响中,硝酸镧、聚乙二醇和柠檬酸为原料,采纳溶胶-凝胶法制备了氧化镧粉体。
研究了在制备过程中分别剂种类(聚乙二醇与柠檬酸)、焙烧
温度、焙烧时间等要素对氧化镧粉体晶粒尺寸的影响及氧化镧的吸水性能。
结
果表示:
以聚乙二醇为分别剂制备的氧化镧粉体晶粒粒度41.8nm比柠檬酸为分
散剂制备的样品晶粒粒度53.6nm小;
干凝胶在780℃下煅烧1h,能够完好分
解为氧化镧。
焙烧温度越高,时间越长,晶粒尺寸就越大;
氧化镧的吸水性很强,吸水后形成氢氧化镧[2]。
刘杨不同物性氧化铈制备机理的研究,氨水-草酸联合积淀法制备超细CeO2的制备机理研究,制备的超细二氧化铈粉末颗粒渺小均匀,形状完好,拥有完好的晶格。
体积中心径D50为μm,最大粒径约
为μm,。
经过对CeO2粉体的粒度散布、松装密度、振实密度、容貌、分别性的测试表征了二氧化铈的不同物性。
利用X射线衍射、傅里叶红外衍射仪、硫酸亚铁铵容量法对Ce4+的测定等测试手段确立了氨水积淀向草酸积淀的转变机理:
氨水积淀结束后,Ce(OH)3被氧化成Ce(OH)4,跟着草酸的加入量的渐渐
增加,草酸起到复原性的作用,把Ce4+离子复原成Ce3+,生成Ce2(C2O4)3?
10H2O。
草酸积淀法对制备高松装密度大颗粒CeO2的研究。
研究草酸积淀过程中硝酸铵
加入量对积淀颗粒的Zate电位和分别性的影响。
利用元素剖析、XRD、热剖析、
红外剖析等测试技术确立了前驱体的分子式为Ce2(C2O4)3。
采纳氨水-碳酸氢铵
积淀法制备高比表面积氧化铈。
经过研究氨水-碳酸氢铵共积淀法过程中硝酸铵
加入量、表面活性剂加入量对积淀颗粒的Zate电位的影响,结果表示:
加入硝
酸铵比不加硝酸铵整个积淀系统更稳固,当M(NH4NO3/Ce)=1时得出的比表面
积最大。
利用元素剖析、XRD、热剖析、红外剖析等测试技术确立前驱体的分
子式为Ce2(CO3)2O?
H2O[3]。
胡莉茵采纳的双氧水与氨水氧化共积淀法,研究表
明开端浓度微粉颗粒形成有必定影响,浓度逐渐提升时所得CeO2微粉粒径略有
增大,积淀于450℃焙烧2h,所得粉末粒径均小于20nm。
加入分别剂后所得CeO2
微粉粒径较小,分别性也较好。
焙烧温度高升粒径增大,均为单相立方晶系。
陈
化两个月制得的微粉粒径与由新鲜积淀制得的粉末粒径邻近,无显然差别,说明陈化时间对超微粉末粒径影响不大[4]。
董相廷等人用乙醇为分别剂和保护剂,利
用反向积淀法,控制焙烧温度,制备了不同粒径的CeO2纳米晶,烧温度为
250~800℃时,所合成的CeO2纳米粒子属于立方晶系,CeO2纳米粒子呈球形,
粒度随焙烧温度的增添而增大。
样品的热失重主要受温度的影响,而焙烧时间的影响不大。
相对密度剖析表示,随CeO2纳米晶粒度的增大,粉末的密度增添[5]。
周
涛等人用氟碳铈矿为铈源,浓硫酸溶解获取硫酸铈晶体,溶于硝酸获取硝酸铈溶
液,氨水为积淀剂,H2O2为氧化剂,加入少许表面活性剂作为分别剂,采纳化学沉
淀法合成纳米CeO2。
研究了氟碳铈精矿溶解反响温度、反响时间、表面活性剂
种类和用量、煅烧温度和煅烧时间等要素对纳米CeO2晶粒尺寸的影响,获取粒径20nm的纳米二氧化铈[6]。
韦薇等人采纳反向化学共积淀法,硝酸铈作原料,
H2O2为氧化剂,必定量的聚乙二醇为分别剂,把这些溶液混淆滴加到氨水中,
前驱体去离子水多次清洗干燥后,正丁醇蒸馏前驱体除掉残留水分,研究了焙烧温度的影响,焙烧温度高升粒径增大,获取CeO2粒径在20nm左右[7]。
周新木等人氯化铈为铈源,用氨水为积淀剂,乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为分别剂,溶解搅拌30min后放入烘箱中180℃反响24h,去离子水、无水乙醇各洗3次,60℃烘干6h获取氧化铈前驱体,500℃煅烧2h获取粒径为200nm左右的类球形CeO2。
提升反响温度,能加快反响系统中的离子和粒子运动速度,使体
系混淆更为均匀;
同时有益于晶体的生长,使小晶体生长趋于完好,形成的颗粒
容貌更均匀,结晶度更高。
分别剂量的多少对样品容貌有必定的影响,过多或过
少粒子大小则不均匀,容貌靠近于枣仁形型。
分别剂种类的不同易造成粒径散布很不均匀,粒子大小不一。
煅烧温度增大聚会严重[8]。
周国永等人以氨水-草酸
为共积淀剂对氯化铈进行了积淀实验,研究了积淀方式:
正沉,即草酸溶液加到
料液中,共沉,即草酸溶液和料液按必定比率同时加入反响器中,反沉,即料液
加入草酸溶液中,对粒度的影响,采纳共沉方式获取的粒度比较小。
同时研究了
反响温度、物料浓度、搅拌强度、陈化时间等要素对草酸盐粒度的影响,确立了
较佳反响条件:
草酸共积淀法,陈化时间60min,CeCl3浓度1mol·
L-1搅拌速
度400r·
min-1,反响时间3h,焙烧温度800℃,氨水-草酸pH为1~6,制备了7-20μm的微米级氧化铈[9]。
周国永等人碳酸氢铵-氨水-草酸为共积淀剂对氯化铈进行了积淀实验,研究了反响温度、物料浓度、搅拌速率、陈化时间等
要素对草酸盐粒度的影响;
商讨了较佳的条件:
碳酸氢铵-氨水-草酸共积淀法,陈化时间60min,CeCl3浓度·
L-1,搅拌速率650r·
min-1,反响时间3h,
焙烧温度800℃,碳酸氢铵-氨水-草酸的pH为5~6,制备了3μm微米级氧化铈[10]。
方中心等人草酸积淀法制备氧化钕工艺进行研究,发现采纳草酸与
氨水混淆积淀剂制备氧化钕,获取的氧化钕产品的性能与单调用草酸作为积淀剂
获取的产品的性能完好同样,制备同样含量的的氧化钕草酸的耗费有所降低,有
很好的经济效益,也研究了积淀反响温度、反响后余酸浓度、不同助积淀剂、沉
淀剂用量、积淀剂与助积淀剂加入次序要素对氧化钕收率的影响[11]。
方中心等人采纳正交试验法,研究了用草酸溶液作积淀剂,直接积淀合成大颗粒二氧化铈粉末,研究表示适合降低硝酸铈质量浓度能够有效控制氧化铈粉末的粒度,同时沉
淀剂浓度、料液酸度、煅烧温度均对氧化铈粉末的粒度有较大影响,得出了制备粒度为30~40Lm的大颗粒氧化铈粉体的最正确工艺条件为:
硝酸铈质量浓度70g/L,料液酸度0.5mol/L,草酸积淀剂的质量浓度100g/L,煅烧温度900~950℃[12]。
姚超等以氯化镧溶液为原料,氢氧化钠为积淀剂,聚乙二醇为分别剂,获取前驱体积淀物La(OH)3,在700℃~900℃温度下煅烧2h,获取粒径为20nm~60nm的纳米氧化镧。
并发现反响温度高升,均匀原始粒径渐渐增大;
反响浓度
增添,均匀原始粒径降落,聚会现象加剧[13]。
王艳荣等采纳氧化积淀法在0.1
mol/L的Ce(NO3)3溶液中,先加入H2O2,而后滴加NH3·
H2O,至pH=10,
获取积淀物Ce(OH)4,从而防止了由Ce(OH)3积淀再经氧化生成Ce(OH)4积淀
的氧化过程,加快了Ce(OH)4积淀的成核和生长速率,有助于形成小颗粒的
Ce(OH)4
积淀过滤、清洗,将获取积淀分别到聚乙烯醇溶液中,蒸发干燥,焙烧得粒径≤
100nm的纳米CeO2[14]。
魏坤等用草酸积淀稀土,增添有机分别剂,制备出球形
颗粒的稀土氧化物纳米粉体,其一次粒子粒径<50nm,聚会尺寸D50<1μm。
并发现草酸盐中含有许多的Cl-,在烧成过程中极易形成结晶盐,形成固相
桥,使颗粒产僵硬聚会和大颗粒聚会体。
系统的pH值可明显加大反响的过饱
和度,从而提升成核速率,降低生长速率,使积淀粒径减小[15]。
以草酸铵为沉
淀剂,硝酸铈、硝酸钇溶液为溶液,利用反相滴定法,把0.25mol/L的硝酸
铈、
硝酸钇溶液滴加到0.162mol/L浓度的草酸铵溶液中,反响温度控制在25℃,
过滤,用无水乙醇清洗草酸铈钇前驱体,80℃干燥,800℃灼烧2h,制备出超
细Ce0.8Y0.2O1.9粉体[16]。
刘铃声等人NH4HCO3积淀法制备超细Y2O3,研究了料液浓度、复合分别剂和系统反响温度对粒度的影响。
在硝酸钇溶液中,加入
PVA和SDBS分别剂,以NH4HCO3为积淀剂,获取碳酸钇前驱体,过滤,120℃
干燥,在700℃灼烧
3h,制备出了分别性好、均匀体积粒径为
97.5nm的超细
Y2O3
粉体;
获取了在硝酸系统中制备超细
的最正确工艺条件:
硝酸钇的浓度为
,复合分别剂加入量3%,系统反响温度50℃~60℃[17]。
李天昊研究了
草酸积淀法制备立方体、块状、厚块状以及球形等不同容貌的氧化钇粉的工艺,观察了几个重要影响要素,比如原料增添次序、氨水浓度、氨水增添时间、搅拌条件和积淀温度等的影响,经过对制备工艺的有效控制能够获取所需容貌和粒径
的氧化钇粉末,也研究了碳酸氢铵积淀法制备不同粒径和粒径散布的钇、钐、钆、钬四种稀土氧化物粉末的工艺,水热办理和陈化过程能够较好地防止稀土碳酸盐过滤困难以及焙烧后所得稀土氧化物粉末的聚会问题。
同时能够经过控制反响物
比率、溶液浓度、加料速度、反响温度和水热办理等工艺条件,来控制最后稀土氧化物粉末的粒径。
用碳酸氢铵积淀法联合水热办理获取了无聚会不需研磨的氧化钆[18]。
王觅堂对草酸积淀法制备氧化铈中聚会行为进行了研究,对成核动力
学和生长动力学进行了研究,利用连续稳态法分别求得的反响结晶过程中草酸铈
的生长速率G和成核速率B进行议论,并剖析在实验中经过不同的外界操作
条件(加料地点、搅拌速度、反响物浓度以及体积流率等)的改变对产物生长速
率G和成核速率
B的影响。
确立了成核阶段最正确条件为:
Ce(NO3)3溶液浓度
为、H22
4·
2H
2溶液的浓度为
0.15mol/l
,搅拌速度为
,
C
5000rpm
反响温度为298K,反响时间为[19]。
王艳荣经过不同积淀剂的制备研
究,选择以硝酸铈、双氧水和氨水为基来源料,经过Ce3+的氧化和Ce4+的积淀两个主要过程制备纳米二氧化铈。
对纳米二氧化铈制备过程中可能的一些影响要素
(反响组分的浓度,积淀剂的加入量,焙烧温度,焙烧时间等)进行了研究,探究了各
个要素
对纳米二氧化铈制备的影响及各要素间的交互作用,确立了比较优化的制备条
件。
制备出粒度在10nm左右、分别性优秀的纳米CeO2。
经过聚会机理和除去
方法的剖析,采纳高分子分别剂(PVA)和改变干燥方式的应用研究以提升所得产
品的分别性。
借助于721分光光度计对纳米二氧化铈的紫外汲取光降解性能进行了初步研究[20]。
胡艳宏研究了大颗粒稀土氧化物的
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- 稀土 氧化物 制备 研究