[发明专利]一种均相沉淀法制备稀土氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土氧化物领域，具体涉及一种均相沉淀法制备稀土氧化物的方法。

背景技术

沉淀的形成一般要经过晶核的形成和晶核长大两个过程，将沉淀剂加入料液中时，当沉淀构晶离子浓度的乘积超过该条件下沉淀的溶度积时，离子通过相互碰撞聚集形成微小的晶核。晶核形成之后，溶液中的构晶离子仍在向晶核表面扩散，并且进入晶核，以至逐渐形成晶体即沉淀微粒。在沉淀的形成过程中，由离子形成晶核，再进一步聚集成沉淀微粒的速度称为聚集速度。在聚集的同时，构晶离子在一定晶格中定向排列的速度称为定向速度。定向速度主要决定于沉淀物质的本性；聚集速度主要由沉淀时的条件所决定，其中最主要的是溶液中生成沉淀物质的过饱和度。沉淀法一般分为直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法，直接沉淀法和共沉淀法都是将沉淀剂加入料液中立刻产生沉淀，容易发生局部过浓现象，从而导致沉淀颗粒不均匀，且严重夹杂。均相沉淀法是先控制一定的条件，使加入的沉淀剂不立刻与料液生成沉淀，而是先在整个溶液中均匀地释放出来，然后再通过一化学反应，使构晶粒子从溶液中缓慢地、均匀地产生出来，从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。它和前两种沉淀法相比，可以避免局部过浓的现象发生，而且由于构晶粒度子的过饱和度在整个溶液中比较均匀，所以获得的沉淀为颗粒均匀且致密，吸附杂质少，易于过滤和洗涤的晶形沉淀。

中国专利CN1230582采用均相沉淀法，均相沉淀与超声化学法相结合制造前驱体，它的缺点为产品易团聚，颗粒不均匀，影响产品质量；前人对均相沉淀法已有一定的研究，但一般都是将溶液加热到70℃以上，pH值发生缓慢的增长，这不利于晶核在相同的环境下生成，从而影响到粒子的单分散性，为了制得粒度均匀的粒子，不仅要求成核速度大，而且必须保证晶核在同样的化学环境下同时生成。

本发明利用脲酶可以催化尿素水解的特性，于室温或低温下诱发均相沉淀制备出了稀土氧化物的前驱体，通过对反应物及沉淀剂浓度、反应时间、反应温度以及前驱体焙烧温度、焙烧时间的控制制备颗粒均匀、分散性好的稀土氧化物。其优点在于利用酶催化作用的高效性，可以在很短时间内创造出均相沉淀所需的条件：大量的构晶离子在相同的化学环境下同时产生，成核速度远大于晶核生长速度，因而得到的粒子颗粒均匀，产品纯度高，易于过滤，并且反应可在室温或低温下进行，节约能源。

发明内容

为了达到稀土氧化物前驱体为颗粒均匀且致密，吸附杂质少，易于过滤和洗涤的晶形沉淀，本发明采取以下方案：

一种均相沉淀法制备稀土氧化物的方法：以稀土盐溶液为原料，在溶液中加入不同量的尿素作沉淀剂，尿素的加入量为与稀土的摩尔比1.5∶1-5∶1，加入一定量的脲酶或含脲酶的物质作催化剂，反应时间为0.5-24小时，反应温度为0至80℃，将得到的沉淀洗涤后过滤，洗水温度为10-90℃，得到的前驱体在40-90℃烘干，时间为0.5-8小时，在300-900℃的温度下焙烧1-4小时，得到稀土氧化物。

进一步，所用原料稀土盐溶液可以硝酸盐、氯化物、硫酸盐等其中的一种，或稀土碳酸盐、氢氧化物等用硝酸、盐酸或硫酸等酸溶解得到。

进一步，沉淀过程中采用尿素作沉淀剂，采用脲酶或含脲酶的物质如豆粕等或脲酶的提取液作催化剂。

进一步，用乙醇、甘油、丙酮等有机溶剂或水作为提取剂，从豆粕等物质中提取的粗酶液。

本发明由于采用酶诱发均相沉淀法，使反应可以在低温下进行，节约了能源，同时得到的稀土氧化物前驱体为颗粒均匀且致密，吸附杂质少，易于过滤和洗涤的晶形沉淀。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体内容进行阐述：

本发明通过脲酶催化尿素水解均相沉淀制备稀土氧化物，主要反应如下：

尿素水解：

氨水电离：NH₃·H₂O-NH₄⁺+OH^-

沉淀反应：RE³⁺3OH-+CO₂-RE(OH)CO₃·H₂O