[发明专利]四氟化铪的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于氟化物的制备技术领域，具体涉及四氟化铪的制备工艺。

背景技术

¹⁸²Hf是一种长寿命核素，可提供月球、地球形成的相关信息，被广泛地应用到研究超新星等核天体物理方面。另外，¹⁸²Hf也是一种中子通量监测剂，对其有关的物理化学常数进行测量可以研究长寿命放射性核素的迁移性为，对核废物安全处置研究具有重要意义。但是常规样品中¹⁸²Hf的含量非常低，用一般方法很难实现其测量，而加速器质谱（AMS）具有测量灵敏度高、样品用量少、测量时间短等多方面的优势，成为实现¹⁸²Hf高灵敏度测量的有效方法。利用AMS对¹⁸²Hf进行测量，其最有效的测量源形式为HfF₄，并且HfF₄中含氧量越低越有利于¹⁸²Hf的测量。

目前，制备HfF₄的方法有干法氟化法和湿法氟化法，这两种方法一般都采用HfO₂为原料制备。其中干法氟化法包括氟化氢（HF）气体氟化法和氟化氢铵（NH₄HF₂）氟化法，氟化氢气体氟化法反应温度高，操作危险性高，尾气回收困难；NH₄HF₂法操作相对安全，具体方法是将HfO₂与氟化氢铵在加热条件下反应得到HfF₄，但是氟化反应的装置较为复杂，且需要高温脱氨的步骤，另外产品含氧量随工艺条件的差异较大；湿法氟化法主要是利用氢氟酸沉淀得到HfF₄，操作简单，安全，但是公开文献中并未见湿法制备HfF₄的详细报道。

发明内容

（一）发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种操作简单、产品含氧量低的四氟化铪制备工艺。

（二）技术方案

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了如下技术方案，其包括以下步骤：

（1）将金属铪置于氢氟酸中，得到四氟化铪溶液；

（2）将四氟化铪溶液蒸干；

（3）将步骤（2）得到的四氟化铪放置于石英管中，在真空、高温条件下脱水，得到固体四氟化铪。

其优选方案为：

将金属铪置于氢氟酸中并使氢氟酸过量1%～5%，得到四氟化铪溶液，所用金属铪的纯度大于99.5%；将四氟化铪溶液置入聚四氟乙烯容器中然后放入干燥箱中蒸干，干燥箱温度为60～70℃；将四氟化铪真空脱水时，在装有四氟化铪的聚四氟容器中加入氟化氢铵，并使真空度小于20Pa，逐步升温至180～250℃后，保持此温度3～5小时，然后进行冷却得到固体四氟化铪。

（三）有益效果

本发明将氢氟酸湿法氟化法和NH₄HF₂干法氟化法相结合，其有益效果为：

（1）制备的HfF₄的含氧量低，有利于利用AMS测量。本发明采用的反应原料为金属Hf而不是HfO₂，从原料上降低了产品中的氧含量，真空脱水时真空度小于20Pa并且加入了NH₄HF₂，在高温下NH₄HF₂与四氟化铪中的杂质HfO₂反应生成HfF₄，进一步提高了四氟化铪的纯度。（2）操作过程简单、安全。与HF相比，本发明提供的制备HfF₄的工艺因避免使用气体HF较为安全；与NH₄HF₂相比，氟化反应不需加热且氟化装置简单，而且也省略了高温脱铵的步骤。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述。

实施例1

四氟化铪的制备工艺，该工艺包括以下步骤：

（1）将金属铪置于氢氟酸中，得到四氟化铪溶液；

（2）将四氟化铪溶液蒸干；

（3）将步骤（2）得到的四氟化铪放置于石英管中，在真空、高温条件下脱水，得到固体四氟化铪。

利用该方法得到了纯度高且含氧量低的HfF₄。

实施例2

制备HfF₄的方法，该方法包括：