[发明专利]稀土硫化物的机械化学合成

说明书

本发明涉及一种制备稀土硫化物颗粒的方法，该方法包括以下步骤：‑制备包含至少一种化合物的反应混合物，该至少一种化合物包含至少一种稀土元素(A)和至少一种碱金属硫化物(B)，‑使所述反应混合物经受机械应力以便引起制备这些稀土硫化物颗粒的化学反应。

本发明涉及用于制备稀土硫化物颗粒的机械化学方法，并且涉及所得的颗粒。

稀土硫化物颗粒因其颜料、光学、发光、磁性、电或热电性质而为人所知。

通常，这些颗粒通过不仅需要高温而且还需要长反应时间的方法来制备。此外，几种制备方法涉及难以安全处理的气态硫源，诸如H₂S和CS₂。这些方法通常与成本效率、安全性和环境友好性不相容。另外，制备方法不允许制备具有非常小的中位直径和非常低的多分散性的结晶纳米颗粒。

机械化学是化学的一个分支，它研究机械作用的化学效应。机械化学是有利的，因为它不需要非常苛刻的条件，很少或甚至不需要溶剂，并且因为它预示着简单且因此可持续的工业方法。

IUPAC将机械化学反应定义为“由直接吸收机械能引起的化学反应”，并指出“剪切、拉伸和研磨是用于反应位点的机械化学产生的典型方法”。

通常处于固态的反应物任选地在溶剂的存在下以激活或促进化学反应的方式经受机械应力。

存在通过机械化学制备的稀土硫化物颗粒的一些实例。

US 6203768 B1描述了一种通过在惰性气氛下通过机械活化触发的稀土氯化物诸如LaCl₃或CeCl₃与CaS的化学计量反应来制备稀土硫化物诸如La₂S₃或Ce₂S₃的超细颗粒的方法。在超声清洁器中用甲醇洗涤后，回收粒度为10至100nm的颗粒。然而，需要长达24小时的非常长的反应时间才能获得此结果。

T.Tsuzuki等人在Materials Science Forum[材料科学论坛]，1999年，第315-317卷，第586-591页中披露了通过机械化学方法进行的Ce₂S₃粉末的合成。机械研磨CeCl₃和CaS的化学计量混合物，洗涤后得到粒度为20至200nm的纳米颗粒。为了观察与CaS相对应的峰在X射线衍射(XRD)图上的完全消失，反应时间为至少4小时。相同的作者在NanostructuredMaterials[纳米结构材料]，1999年，第12卷，第75-78页中描述了研磨条件对通过涉及CeCl₃和CaS的化学计量混合物的机械化学获得的Ce₂S₃的粒度的影响。

诸如上述方法的现有技术方法需要较长或甚至非常长的反应时间，这与成本效率不相容。因此，根据现有技术的方法不是环境友好的。

需要一种快速有效的用于制造稀土硫化物颗粒的方法。

需要一种既不需要非常苛刻的反应条件又不需要非常剧烈的纯化条件的方法。

还需要一种能够提供稀土硫化物纳米颗粒的方法，这些稀土硫化物纳米颗粒具有非常小的中位直径，并且也希望具有非常低的多分散性。

所有这些需要和其他需要都可以通过用于制备稀土硫化物颗粒的方法来满足，该方法包括以下步骤：

-制备包含至少一种化合物的反应混合物，该至少一种化合物包含至少一种稀土元素(A)和至少一种碱金属硫化物(B)，

-使所述反应混合物经受机械应力以便获得制备稀土硫化物颗粒的化学反应。

通常，所制备的稀土硫化物化合物对应于式(1)：