CN108408757B - 一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，包括以下步骤：(1)取高纯可溶性钪盐或取高纯氧化钪用酸溶解，配制一定浓度的钪溶液，在搅拌条件下向钪溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和分散剂，调节pH至6～10，配制成无色透明溶液。(2)在温度0℃～100℃搅拌条件下，向溶液滴入盐酸、硝酸或乙酸，调节pH至1～5，出现大量沉淀，沉淀用去离子水洗涤后干燥；(3)将沉淀物在550℃～750℃条件下灼烧1h～2h，得到高纯超细氧化钪粉末。利用本发明制得到高纯超细氧化钪其纯度大于99.99％，分散性良好，其D50在0.8um～2um八面体粉末。

Description

一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法。

背景技术

钪是一种稀散稀土元素，它具有高熔点、高生成热、低蒸汽压、多晶转变温度高等特性，在航空、催化、激光、电子、核能、光学等材料方面的有广泛应用。在核能领域，因氧化钪有较好的韧性、较高的强度、弹性模量较大等优良的力学性能，能承受高真空、高温、等离子体和铯蒸气腐蚀等多种恶劣环境，因此氧化钪可作为核反应堆用的陶瓷材料，作为核用陶瓷材料，要求氧化钪原料应满足纯度高、粒径小和分布均匀等性质。

现有的超细氧化钪的的制备方法，如申请号为201510044004.4的中国专利申请所公开的《一种超细氧化钪纳米粉体的制备方法》，该方法以硝酸溶解高纯氧化钪后加入硫酸铵、尿素和乙醇，在加热条件下使尿素水解，缓慢释放出氢氧根离子，使钪形成碱式硫酸钪的复盐沉淀，通过高温灼烧得到超细氧化钪粉体，其复盐沉淀因是硫酸复盐，灼烧过程中会有硫酸根残留在氧化钪中，致使产品硫酸根高，同时因尿素是缓慢水解，以致生产时间长。吕滨等发表的论文《制备工艺对超细氧化钪透明陶瓷粉体性能的影响》、《直接沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉》和《用微波均相沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉》，王毅等发表的论文《均匀沉淀法制备Sc₂O₃纳米粉》，他们的研究其原料为硫酸钪或在钪溶液中添加硫酸铵，再加入六次甲基四胺、氨水或尿素等提供氢氧根离子使之生成沉淀，其沉淀中都有硫酸复盐，通过灼烧复盐生成氧化钪，尽管高温灼烧，但硫酸根难以完全去除，使产品中硫酸根高，影响其使用，同时硫酸复盐分离产生大量有毒气体二氧化硫和三氧化硫，污染环境，同时对生产设备腐蚀严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种生产工艺简单，操作简便，染污小，生产环境友好的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)取高纯可溶性钪盐或取高纯氧化钪用酸溶解，配制一定浓度的钪溶液，在搅拌条件下向钪溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和分散剂，调节pH至6～10，配制成无色透明溶液。

(2)在温度0℃～100℃搅拌条件下，向溶液滴入盐酸、硝酸或乙酸，调节pH至1～5，出现大量沉淀，沉淀用去离子水洗涤后干燥；

(3)将沉淀物在550℃～750℃条件下灼烧1h～2h，得到高纯超细氧化钪粉末。

进一步，步骤(1)中，所述的可溶性钪盐可为氯化钪、硝酸钪、乙酸钪中的一种或几种。酸为盐酸或硝酸，所述的溶液浓度控制在1g/L～50g/L。

进一步，步骤(1)中，柠檬酸铵加入量为钪质量的0.1倍～1倍。

进一步，步骤(1)中，所加分散剂PEG 6000，加入量为钪质量的0.1％～5％。

进一步，步骤(1)中，草酸铵加入量为理论量的1倍～1.5倍，所述理论量按反应方程2Sc³⁺+3(NH₄)₂C₂O₄＝Sc₂(C₂O₄)₃+6NH₄ ⁺计算。

进一步，步骤(1)中，溶液pH调节至6～10，调节pH试剂，碱类为氨水、氢氧化钠和氢氧化钾等，酸类为盐酸、硝酸和乙酸。

进一步，步骤(2)中，反应温度控制在0℃～100℃。

进一步，步骤(2)中，滴加酸至溶液中，调节pH至1～5。

进一步，步骤(3)中，灼烧温度控制在550℃～750℃。

进一步，步骤(3)中，灼烧时间控制在1h～2h。

利用本发明可以得到纯度大于99.99％，粒径在0.8um～2um的八面体氧化钪，反应条件温和，极易过滤，同时本发明不带入难以分解的杂质，不使用有毒有害原材料，不产生有毒有害气体，生产环境友好。

附图说明

图1为本发明的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法工艺流程图；

图2为本发明的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法X射线衍射图；

图3为本发明的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示步骤，一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)取高纯氧化钪100g，加入硝酸使其溶解，向溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和PEG6000,其加入量分别为钪质量的0.2倍、理论量的1.1倍和0.5％。在搅拌条件下调节pH至8，钪浓度为10g/L,溶液体积为10L。

(2)将溶液保温搅拌，控制溶液温度为20℃，向溶液中滴加硝酸，调节pH至3，继续搅拌0.5h后，静置，用去离子水洗涤沉淀3次后抽滤，得到高纯超细氧化钪粉末前驱体。

(3)将前驱体在600℃下灼烧1.5h，得到高纯超细氧化钪粉末。其分析结果如下表1，扫描电镜如图3,XRD如图2。

表1

品名

氧化钪

稀土杂质

非稀土杂质

D10

D50

D90

含量

99.995％

0.001％

0.004％

0.75um

1.5um

2.1um

实施例2

一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)取高纯乙酸钪150g(稀土总量为31％)，向溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和PEG6000,其加入量分别为钪质量的0.5倍、理论量的1.1倍和1％，加入纯水稀释，在搅拌条件下调节pH至7.1，钪浓度为8g/L,溶液体积为5.81L。

(2)将溶液保温搅拌，控制溶液温度为50℃，向溶液中滴加乙酸，调节pH至2，继续搅拌1h后，静置，用去离子水洗涤沉淀4次后抽滤，得到高纯超细氧化钪粉末前驱体。

(3)将前驱体在650℃下灼烧1.2h，得到高纯超细氧化钪粉末。其分析结果如下表2.

表2

品名

氧化钪

稀土杂质

非稀土杂质

D10

D50

D90

含量

99.991％

0.001％

0.008％

0.51um

0.84um

1.25um

实施例3

一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)取高纯氯化钪50g(稀土总量为25％)，向溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和PEG6000,其加入量分别为钪质量的0.8倍、理论量的1.1倍和0.75％。加入纯水溶解，在搅拌条件下调节pH至9，钪浓度为5g/L,溶液体积为2.5L。

(2)将溶液保温搅拌，控制溶液温度为80℃，向溶液中滴加盐酸，调节pH至1，继续搅拌1.5h后，静置，用去离子水洗涤沉淀3次后抽滤，得到高纯超细氧化钪粉末前驱体。

(3)将前驱体在700℃下灼烧1h，得到高纯超细氧化钪粉末。其分析结果如下表3。

表3

品名

氧化钪

稀土杂质

非稀土杂质

D10

D50

D90

含量

99.997％

0.001％

0.002％

1.16um

1.85um

2.65um

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，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和这里所示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取可溶性钪盐或取氧化钪用酸溶解，配制钪溶液，在搅拌条件下向钪溶液中加入柠檬酸铵、草酸铵和分散剂，调节pH至6～10，配制成无色透明溶液；草酸铵加入量为理论量的1倍～1.5倍，所述理论量按反应方程2Sc3++3 (NH4)2C2O4=Sc2(C2O4)3+6NH4+计算；柠檬酸铵加入量为钪质量的0.1倍 ～1倍；所加分散剂为PEG 6000,所述分散剂加入量为钪质量的0.1%～5%；

（2）在温度0℃～100℃搅拌条件下，向无色透明溶液滴入盐酸、硝酸或乙酸，调节pH至3～5，得到沉淀物，沉淀物用去离子水洗涤后干燥；

（3）将沉淀物进行灼烧，得到高纯超细氧化钪粉末；灼烧温度控制在550℃～750℃；灼烧时间控制在1 h～2 h。

2.根据权利要求1所述的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的钪盐为氯化钪、硝酸钪、乙酸钪中的一种或几种，酸为盐酸、硝酸、乙酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的钪溶液中的钪浓度控制在1 g/L～50 g/L。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，取氧化钪用酸溶解。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种高纯超细氧化钪粉末的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，溶液pH调节至6～10，调节pH试剂为：碱类为氨水、氢氧化钠和/或氢氧化钾，酸类为盐酸、硝酸和/或乙酸。

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