[发明专利]一种大颗粒氧化铈的制备技术

说明书

本申请提出了一种大颗粒氧化铈的制备技术，涉及氧化铈制备技术领域。采用碳酸铈和硝酸反应制的硝酸铈作为前驱体，制备硝酸铈的方法简单，而且直接采用原料碳酸铈作为pH调节剂，没有引入多余杂质，将前驱体硝酸铈与十六烷基三甲基溴化铵混合，在混合溶液体系中CTAB的浓度达到临界胶束浓度时，这些单个的CTAB分子会团聚到一起得到了球形形态的胶束。溶于水的CTAB会电离出能与构晶阴离子(COsubgt;3/subgt;supgt;2‑/supgt;、OHsupgt;‑/supgt;)静电匹配的CTAsupgt;+/supgt;离子，在CTAB球形胶束的表面会形成很多定向排列带正电荷的CTAsupgt;+/supgt;离子，经过焙烧以后，焙烧掉CTAB球形胶束后，得到了大颗粒的氧化铈。合成工艺简单，工艺稳定，合成效率高，易于工业化生产。

技术领域

本申请涉及氧化铈制备技术领域，具体而言，涉及一种大颗粒氧化铈的制备技术。

背景技术

氧化铈是一种廉价且用途极广的材料，已广泛应用于玻璃脱色和澄清剂、发光材料、抛光材料、催化剂、电子陶瓷、紫外吸收等领域。目前工业上大批量的氧化铈均是通过煅烧碳酸铈，得到的氧化铈，其中位粒度D50在10-30μm之间。而对于中位粒径大于50μm的氧化铈却鲜有报道。

目前，对于大颗粒的粉体材料主要用喷雾造粒的方式进行合成。喷雾造粒前必须先合成纳米级的小颗粒，分散于水中后加入粘接剂，在喷雾干燥机的作用下，形成相对均匀的雾状颗粒被瞬间蒸发烘干，得到的颗粒再经过烧结成为实心的大颗粒。用该种方法可制备大于40μm以上的颗粒，但缺点是需要先合成纳米级的颗粒，成本较高。

对于一步合成大颗粒氧化铈的研究，方中心等人采用正交试验法，研究了用草酸溶液作沉淀剂，直接沉淀合成大颗粒二氧化铈粉末，并对影响氧化铈粉末粒度的各种因素进行了详细研究。结果表明，适当降低硝酸铈质量浓度可以有效控制氧化粉末的粒度；同时沉淀剂浓度、料液酸度、煅烧温度均对氧化铈粉末的粒度有较大影响，得出了制备粒度为30～40μm的大颗粒氧化铈粉体的最佳工艺条件为：硝酸铈质量浓度70g/L，料液酸度0.5mol/L，草酸沉淀剂的质量浓度100g/L，煅烧温度900～950℃。按此工艺参数可以直接合成粒度为38.521μm的氧化铈。

王士智，赵永志，郝先库等人对大颗粒氧化钆的制备及物理性能进行了研究。将碳酸氨水和去离子水按一定化学计量比配制碳酸氢铵饱和溶液，在室温下，将氯化钆溶液加入到饱和溶液中得到氯化钆-碳酸氢按和氨水的混合溶液再向混合溶液中加入不同量的双氧水立即有沉淀生成，沉淀经过陈化过滤洗涤得到过氧碳酸钆沉淀，过氧碳酸钆在800℃～1200℃灼烧制备出大颗粒氧化扎。用XRD衍射、粒度分析、流动性指数及扫描电镜对所得大颗粒氧化进行了分析。研究结果表明，双氧水的加入量及灼烧温度对制备的氧化钆粒度影响较大，制备的大颗粒氧化钆中位粒径为26μm～240μm属于立方晶系的体心立方结构流动性好，形貌为薄片叠成的花瓣状。但合成过程中稀土溶液浓度低，沉淀剂用量大，单次合成量少，生产效率低。

专利201010120667.7涉及一种大颗粒稀土氧化物的简易方法，将固体草酸与硝酸或盐酸配成＞5mol/l的混合沉淀剂，在高温下反向沉淀，经陈化、过滤、洗涤、煅烧，可制得中位粒径介于10-100μm的稀土氧化物颗粒。但是该工艺合成过程中，会有大量的稀土溶解于母液中，造成浪费，同时合成过程中酸度较大，高温下挥发性强，环境不友好，产出的酸性母液处理麻烦。

专利201810035842.9涉及一种大颗粒稀土氧化物的制备方法，包括以下步骤：(1)向容器中加入稀土溶液和碳酸盐溶液与碱溶液的混合溶液；控制共沉淀PH4-7，陈化0-96h；(2)将沉淀物过滤洗涤至PH为7-12，取部分沉淀物于容器中做晶种，加入去离子水；同时向容器中加入稀土溶液和碳酸盐溶液与碱溶液的混合溶液；控制共沉PH4-7，陈化0-96h；(3)不断重复步骤(2)；(4)将每次过滤洗涤好的沉淀物灼烧，灼烧温度为800-1200℃，升温速度2-50℃/min，保温2-20h，即可得到中心粒径D50为0.1-200μm的稀土氧化物颗粒。该方法制备工艺极其繁琐，合成一次需要15-30天的时间，合成效率太低。