[发明专利]具有立方晶型稀土氟氧化物的熔盐合成方法

说明书

本发明公开了一种具有立方晶型稀土氟氧化物的熔盐合成方法，包括如下步骤：将稀土氧化物和稀土氟化物混合得到稀土混合物，将稀土混合物与碱金属氟化物和/或碱土金属氟化物混合均匀后加热，升温至混合氟化物熔点以上，并保温预设时间，冷却后即可获得具有立方晶型的稀土氟氧化物。本发明提供的稀土氟氧化物的合成方法，不需要淬火即可保留稀土氟氧化物高温时的立方晶型结构，同时不需要惰性气氛或者还原性气氛作为保护气氛，而且熔盐合成反应速率远快于传统固相合成反应速率，具有合成工艺简单、合成效率高以及成本低的特点。

技术领域

本发明涉及稀土材料的制备方法，具体涉及一种具有立方晶型稀土氟氧化物的熔盐合成方法。

背景技术

稀土氟氧化物因其化学和热性质稳定、声子能量低的特点备受关注，在发光材料、磁性材料、微波吸收材料、固体电解质材料等许多领域都有广泛的应用，其具有这些独特性能的本质原因是稀土氟氧化物兼具REO⁺阳离子以及O^2-、F^-阴离子的优势。

众所周知，稀土氟氧化物的结构主要为立方晶型和六方晶型两种，而稀土氟氧化物的常见制备方法，如高温固相合成、机械化学合成、溶剂合成等，均不能保留稀土氟氧化物的立方晶型结构。根据文献报道([1]ThermochimicaActa,320(1998)239-243.[2]Materiels Research Bulletin,30(1995)1153-1160.)，稀土氟氧化物只能通过高温固相合成，亦或常温合成六方晶型的稀土氟氧化物后升温至相变温度以上，再利用快速冷却技术保留稀土氟氧化物的高温立方晶型结构。而快速冷却技术的操作难度大，并且不适用于大质量样品的制备。

熔盐合成技术在合成无机化合物时具有结构、形貌、组成可控的特点，而且熔盐作为反应介质可以加快反应速率。氟化物熔体能够提供自由氟离子的环境，促进稀土氟氧化物的合成反应向正向进行。此外碱金属氟化物和碱土金属氟化物的高温稳定性优异、密度小，而且稀土氟氧化物在这些氟化物中溶解度非常低，因此是适合合成稀土氟氧化物的熔盐介质。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种具有立方晶型稀土氟氧化物的熔盐合成方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种具有立方晶型稀土氟氧化物的熔盐合成方法，包括以下步骤：

将稀土氧化物和稀土氟化物混合，得到稀土混合物；

将所述稀土混合物与碱金属氟化物和/或碱土金属氟化物混合均匀；

将混合均匀的物料在混合氟化物的熔点以上的温度下加热，并保温预设时间；

冷却，即可得到具有立方晶型的稀土氟氧化物。

在本发明的一些实施方案中，所述稀土氧化物和所述稀土氟化物的按照REO+REF→REOF等化学计量比混合。

在本发明的一些实施方案中，所述碱金属氟化物和/或所述碱土金属氟化物与所述稀土氟化物的摩尔比为0.5-10:1。

在本发明的一些实施方案中，所述碱金属氟化物为LiF、NaF、KF中的一种或多种；所述碱土金属氟化物为CaF₂、MgF₂中的一种或多种。具体地，加入的外源性氟化物可以为单一的碱金属氟化物或碱土金属氟化物，也可以是多重金属氟化物、碱土金属氟化物的混合物。发明人发现，相比较单一的氟化物，混合氟化物能够提供更低的熔点，从而降低反应温度。碱金属氟化物和/或碱土金属氟化物与稀土氟化物的摩尔比与碱金属氟化物和/或碱土金属氟化物的熔点以及混合氟化物的熔点相关。

在本发明的一些实施方案中，将所述混合均匀的物料置于坩埚中加热；所述坩埚为石墨坩埚。

在本发明的一些实施方案中，所述加热的温度超过所述混合氟化物的熔点50-100℃。