[发明专利]一种碱式碳酸铈及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种碱式碳酸铈及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：混合铈源溶液和沉淀剂溶液，得到无定型碳酸铈混合液；调节所述无定型碳酸铈混合液的pH后，进行水热陈化，得到所述碱式碳酸铈。本发明所述制备方法通过控陈化条件，能制备得到形貌规整、分散性好且粒径分布均匀的球形碱式碳酸铈，同时制备过程中无需添加有机或无机添加剂，不会引入杂质离子，也不涉及复杂实验设备的使用，且重复性好，能够工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于稀土碳酸盐的制备技术领域，涉及一种碱式碳酸铈及其制备方法与应用。

背景技术

由于稀土氧化物有着独特的物理化学性质，被广泛应用于新材料、新能源、航天航空以及电子信息等领域。如氧化铈因其4f层电子结构而具备了优异的光、电和磁性质，在功能陶瓷、催化、抛光、发光、气体传感器、燃料电池和紫外线吸收等方面得到了广泛的应用。碳酸铈作为生产氧化铈的重要前驱体，是氧化铈材料制备中重要的中间原料，氧化铈可由碳酸铈经过高温煅烧得到，煅烧前后颗粒的形貌变化基本不变。沉淀法是制备碳酸铈的一个重要途径，具有条件温和、简单易行的优点。

但是，沉淀法受到多种因素影响，得到的产物晶型、形貌和粒度都会存在差异。其中，形貌对碳酸铈前驱体的物理和化学性质影响较大，关系到煅烧后的氧化铈产品在不同领域中的应用。目前，常见的碳酸铈形貌主要是片状和梭形，而球形碱式碳酸铈和氧化铈具备作为催化剂、吸附材料和锂离子电池阳极材料的应用潜力。现有技术中公开的碱式碳酸铈的制备方法较难形成球形形貌，如CN 101284983A公开了了一种超细、球化稀土抛光粉的制备工艺，通过在沉淀后的浆液中加入铵盐和氟离子调节母液中的离子强度，从而得到超细、球化度高和分散性好的稀土抛光粉，但是该方法引入了杂质离子，影响了产品的纯度。

如CN 103351017A公开了一种细粒度高堆密度球形稀土碳酸盐及其氧化物的制备方法，利用二氧化碳气泡的模板作用，先在二氧化碳气泡上生成无定型氢氧化稀土沉淀，随后将氢氧化稀土向碱式碳酸稀土的结晶转化，得到大小均匀的球形聚集体颗粒，经高温煅烧可以得到球形氧化稀土颗粒，但是这种方法需要在一定的压力下进行，对实验设备的要求较高。

基于以上研究，需要提供一种碱式碳酸铈的制备方法，所述制备方法能够得到球形形貌的产物，不会引入其他杂质离子，实验设备和操作简单，重复性好，可以满足工业生产碱式碳酸铈的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱式碳酸铈及其制备方法与应用，尤其涉及一种粒度范围可控的球形碱式碳酸铈及其制备方法与应用，所述制备方法通过控陈化条件，能制备得到形貌规整、分散性好且粒径分布均匀的球形碱式碳酸铈，同时制备过程中不会引入杂质离子，不涉及复杂实验设备的使用，重复性好，能够工业化大规模生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种碱式碳酸铈的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)混合铈源溶液和沉淀剂溶液，得到无定型碳酸铈混合液；

(2)调节步骤(1)所述无定型碳酸铈混合液的pH后，进行水热陈化，得到所述碱式碳酸铈。

本发明先将铈源溶液在沉淀剂的作用下，进行沉淀，得到无定型的碳酸铈，然后调节pH进行水热陈化，使无定型碳酸铈转化为球形的碱式碳酸铈，因此，相较于常规的沉淀法，本发明仅通过混合以及水热陈化既能得到球形形貌的产物，没有引入其它的杂质离子，也没有在气体的辅助下进行，同时也无需加入额外的有机或无机添加剂，采用的实验设备简单、操作简单且能够工业化生产，得到的碱式碳酸铈具有规整球形形貌、分散性好且粒径分布均匀的优势。

本发明所述制备方法适用于碱式碳酸铈的制备，由于其他稀土的合成方式和形貌种类与铈有所不同，故不适用于全部的碱式碳酸稀土化合物的制备。