[发明专利]具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土纳米材料技术，具体说，涉及一种具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料及其制备方法。

背景技术

纳米稀土氧化物是一种新型多功能精细无机产品。由于其表现出许多不同于微米级块体稀土氧化物的特殊性质，例如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子效应等等，可以用于提高和改善结构陶瓷的强度、韧性，也可以改善功能陶瓷的阳离子迁移率，在半导体微波介质、气敏元件中也起到重要作用，同时其具有的较大的比表面积可以明显增强其光吸收特性。因此可极大的发挥稀土本征的活性同时减少稀土的使用量。

液相沉淀法制备纳米稀土氧化物的方法很多，但针对如何控制其三维空间纳米尺度，及结构的关键技术方法较少。纳米稀土氧化物的纳米尺寸效应，尤其尺度与结构共同决定，较多的方法是通过掺杂过渡族金属调控其微观结构。通过稀土元素的掺杂调控，同样可以起到较好的纳米结构调控作用，实现优异的纳米材料特性。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料，具有纳米结构、紫外屏蔽性能、耐气候腐蚀性能、抗电化学腐蚀性能。

技术方案如下：

一种具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料，其化学组成为Ce_xR_yO_z，其中R为非铈稀土金属中的一种，x、y为Ce离子与非铈稀土金属离子的化学计量比配比数值，z为双稀土阳离子电荷平衡数。

进一步：R选用镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或者钇。

进一步：0.2≤x＜1，0＜y≤0.8。

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料的制备方法，得到的双稀土金属氧化物材料具有纳米结构、紫外屏蔽性能、耐气候腐蚀性能、抗电化学腐蚀性能。

技术方案如下：

一种具有纳米结构的双稀土金属氧化物材料的制备方法，包括：

将稀土盐按照化学计量比配比混合，搅拌均匀，得到金属离子混合溶液；

将沉淀剂按化学计量比匀速加入金属离子混合溶液中，加热，搅拌，沉淀完全后形成浆料；

将所得浆料过滤，洗涤，干燥，焙烧，冷却至室温，即得共掺杂的纳米级双稀土金属氧化物材料粉体；双稀土金属氧化物材料粉体的化学组成为Ce_xR_yO_z，其中R为非铈稀土金属中的一种，x、y为Ce离子与非铈稀土金属离子的化学计量比配比数值，z为双稀土阳离子电荷平衡数。

进一步：稀土盐选用硝酸稀土、硝酸稀土铵、硫酸稀土、硫酸稀土铵、氯化稀土或者醋酸稀土。

进一步：沉淀剂选用尿素、三聚氰胺、二聚氰胺、碳酸氢铵、六次甲基四胺中的一种，量为稀土盐化学计量的1～8倍。

进一步：干燥方法选用冷冻干燥、喷雾干燥、热辐射干燥中的至少一种，干燥时间为2～48小时。

进一步：焙烧温度为400℃～1000℃，恒温焙烧2～10小时；加热反应温度为70～200℃，搅拌时间为2～4小时。

进一步：R选用镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或者钇。

进一步：0.2≤x＜1，0＜y≤0.8。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

1、本发明的稀土氧化物材料其在三维空间尺度上，至少一个维度小于100nm，具有纳米结构，保证了其小尺寸效应。将铈及非铈稀土金属的阳离子共沉淀，通过制备工艺的优化，得到至少一个维度为纳米的具有纳米结构的、粒径可控、尺寸均匀的氧化物，该材料为粉体，分散性好。

2、本发明的稀土氧化物材料对波长280～400nm的紫外线的吸收率大于90％，可见光可完全透过。

3、本发明的制备方法采用安全无毒害的水解氨基有机物为沉淀剂，制备工艺简单，易于实现工业化生产。

4、本发明的稀土氧化物材料具有无毒、无味，粒径可控、尺寸均匀等特点，同时可用于橡胶、高分子塑料、涂料、工业和民用油漆等在户外腐蚀工作条件，有耐紫外线、耐腐蚀等要求的材料和制品。

5、本发明的材料对(环氧基、聚氨酯基以及氟碳基等)防腐涂料的抗紫外性能、耐气候老化性能以及电化学腐蚀性能提高显著，相比同样条件下制备的纯氧化铈的抗紫外性能提高25％以上，耐电化学腐蚀阻抗提高2-3个数量级以上。

具体实施方式