[发明专利]高纯无水复合稀土卤化物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种制备高纯无水复合稀土卤化物的方法，所述复合稀土卤化物的通式为A₂BMX₆，其中A为Rb或Cs，B为Li或Na，M为稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y的一种或两种，X为卤素元素Cl、Br、I中的一种，该方法包括(1)制备混合溶液、(2)浓缩、(3)脱水和(4)脱铵步骤，所述步骤(1)采用卤化铵NH₄X作为脱水剂。此外，本发明还提供了通过前面所述的制备方法获得的高纯无水复合稀土卤化物。采用本方法制备的无水复合稀土卤化物不含结晶水和氧化物杂质，具有很高的纯度和良好的均匀性，可满足闪烁晶体、闪烁陶瓷等材料的应用需求。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及无机闪烁材料，更具体地，涉及一种高纯无水复合稀土卤化物及其制备方法。

背景技术

闪烁材料是一类在吸收高能射线或粒子的能量后可发出紫外或可见光子的材料。它可用于α射线、γ射线、X射线等高能射线以及中子等高能粒子的探测，在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面有着广泛应用。它们通常以单晶体的形式获得应用，在部分情况下也可以是玻璃、陶瓷或其它形式。

因其高光输出、高能量分辨率以及可实现对γ射线和中子的双敏探测等优异的闪烁性能，Ce³⁺激活的复合稀土卤化物闪烁材料(如Cs₂LiYCl₆:Ce³⁺)受到人们的广泛关注，在高能物理、安全检查、石油测井、医学成像等领域有着良好的应用前景。这些闪烁材料通常以高纯无水碱金属卤化物和稀土卤化物为原料进行单晶生长或制备。然而，由于稀土卤化物极易潮解和氧化，制备十分困难，成本非常昂贵，目前市场售价高达上数万元每公斤，从而严重阻碍了这些闪烁材料的进一步发展和应用。因此，若能找到一种一种可以直接制备出纯相的高纯无水复合稀土卤化物的简单高效而又成本低廉的方法，必将对复合稀土卤化物闪烁材料的发展和应用起到极大的推动作用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种简便高效而又成本低廉的高纯无水复合稀土卤化物的制备方法。本发明的目的之二在于提供上述制备方法获得的高纯无水复合稀土卤化物，这种复合稀土卤化物有效地克服了现有技术中存在的物相偏析、杂质含量偏高、激活剂分布不均匀等缺陷，可充分满足闪烁晶体、陶瓷或薄膜材料的制备需求。本发明的目的之三在于提供一种包含上述高纯无水复合稀土卤化物的闪烁晶体、陶瓷或薄膜材料。

为了实现上述目的，发明人进行了深入研究，结果发现，当采用一种新的合成方法制造复合稀土卤化物时，可以将杂质(例如结晶水和氧化物)含量降到最低限度，尤其是结晶水含量实质上降到接近于零；并且所得复合稀土卤化物的物相更为纯净，激活剂分布更加均匀。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种制备高纯无水复合稀土卤化物的方法，所述复合稀土卤化物的通式为A₂BMX₆，其中A为Rb或Cs，B为Li或Na，M为稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y的一种或两种，X为卤素元素Cl、Br、I中的一种，该方法包括(1)制备混合溶液、(2)浓缩、(3)脱水和(4)脱铵步骤，其特征在于，所述步骤(1)采用卤化铵NH₄X作为脱水剂。

所述步骤(1)为：制备碱金属卤化物、稀土卤化物、卤化铵的混合溶液。进一步地，所述步骤(1)为：将纯度≥99.9％的碱金属碳酸盐或氢氧化物、稀土金属氧化物或碳酸盐或氢氧化物、卤化铵按照摩尔比A：B：M：NH₄X＝2：1：1：t称重后共溶于氢卤酸中，得到碱金属卤化物、稀土卤化物和卤化铵的混合溶液；其中，0<t≤8，优选为1≤t≤6。在一个具体实施方式中，2≤t≤4。