超细氧化铈粉体的合成及粒度控制

无机盐工业　第３９卷第１期　３４　ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ　ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２００７年１月　超细氧化铈粉体的合成及粒度控制　方中心。苗学玲．孙信梅　（甘肃稀土集团有限责任公司，甘肃白银７３０９２２）　摘要：为了一步合成超细氧化铈粉末，用碳酸氢铵溶液作沉淀剂，使用沉淀法合成氧化铈的前驱体，前驱体　经低温烘干、高温煅烧后得到氧化铈超细粉末，同时研究了各种影响因素对氧化铈粉末粒度的影响。结果表明，加　入一定量适当的分散剂可以有效控制氧化铈粉末的粒度；同时料液质量浓度、沉淀剂的质量浓度、煅烧温度、保温　时间均对氧化铈粉末的粒度有较大影响。通过实验，给出了优化的工艺参数，按此工艺可以直接合成粒度为　０．１　１５　ｔｉｍ的氧化铈粉末。　关键词：超细；氧化铈；稀土　中圈分类号：ＴＱ１３３．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－４９９０（２００７）Ｏ１－００３４—０２　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｆｍｅ　Ｃｅｏ　ｐｏｗｄｅｒ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｆａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｘｉｎ－Ｍｉａｏ　Ｘｕｅｌｉｎｇ．Ｓｕｎ　Ｘｉｎｍｅｉ　（Ｃ．ａｒ￣ｕ　Ｒａｒｅ　Ｅａｒｔｈ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．。Ｃａｎｓｕ　Ｂａｉｙｉｎ　７３０９２２．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ　ｔｈｅ　ｕｈｒａｆｉｎｅ　ＣｅＯ２　ｐｏｗｄｅｒ－ｔａｋｉｎｇ　ＮＨ４　ＨＣＯ３聃ａ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ－ｔｈｅ　ｐｒｅｃｕｓｏｒ　ｏｆ　ＣｅＯ２　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｐｒｅｃｉｐｉａｔｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｕｈｒａｆｉｎｅ　Ｃｅ０２　ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈ￣ｏｎｇｈ　ｄｒｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｕｓｏｒ　ａｔ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａ。　ｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｃａｌｃｉｎｉｎｇ　ｉｔ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ－ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ＣｅＯ２　ｐｏｗｄｅｒ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄ—　ｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｇｌｌｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ＣｅＯ２　ｐｏｗｄｅｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｐｒｏｐｅｒ　ｄｉｓｐｅｒ－　ｓｅｎｔ－ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ－ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｎａｔ－ｔｈｅ　ｃａｌｃｉｉｎｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｋｅｅｐｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｈａｖｅ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ＣｅＯ２　ｐｏｗｄｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ－ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｃｅ０２　ｏｐｗｄｅｒ　ｗｉｔｈｄ，ｏ＝Ｏ．１１５　ｍ　Ｃａｎ　ｂｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｆｉｎｅ；ＣｅＯ２；ｒＢｘｅ　ｅａｒｔｈｓ　氧化铈是一种廉价且用途极广的材料，用于发　泵匀速地将两种溶液并流加入到溶有分散剂的烧杯　光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃抛光剂、紫外吸收等　中，所得沉淀物经洗涤、过滤，将前驱物在８０—　领域［１－２］。氧化铈的粒度和纯度对有关材料的性质　１００　ｃＩｃ下烘干，使之分散，置于高温炉中　影响较大。纳米ＣｅＯ：粉体的制备方法主要有：化学　８００～１　０００℃煅烧３～５　ｈ，即可得所需氧化铈粉　沉淀法＿３ｊ、硬脂酸凝胶法　Ｊ、固相反应法　、溶胶一　末。　凝胶法　等。笔者用碳酸氢铵为沉淀剂，用沉淀法　１．２样品测试　制备了氧化铈超细粉体，并重点研究了添加剂、温度　粒度测试用ＬＳ一６０１型激光粒度分析仪（珠海　等因素对氧化铈粒度的影响。　欧美克）；比表面积用ｓＴ一０８比表面积仪（北京分　１　实验　析仪器厂）测定。　１．１样品制备　２结果与分析　试剂主要有：氯化铈（ＣｅＣ１　）溶液，工业级，甘肃　２．１分散剂及含量对ＣｅＯ２粒度的影响　稀土集团公司生产；碳酸氢铵（ＮＨ　ＨＣＯ　），农用级，　分散剂对ＣｅＯ　的粒径有很大的影响，图１是分　宁夏中卫化工有限公司生产。按实验要求量取一定　散剂的添加量与ＣｅＯ：的粒径关系曲线。由图１可　量的氯化铈（ＣｅＣ１。）溶液，按比例称取一定量的碳酸　知，添加剂的量控制在０．１％一０．４％（质量分数）范　氢铵（ＮＨ　ＨＣＯ　与氯化铈的物质的量比为１．５：１），　围内，对改善ＣｅＯ　的粒度较为有效。　用蒸馏水溶解，配制成一定质量浓度的溶液，用蠕动　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年１月　方中心等：超细氧化铈粉体的合成及粒度控制　３５　Ｏ－３Ｏ　吕Ｏ．２５　ｏ．２０　Ｏ．１５　Ｏ．１Ｏ　Ｏ．Ｏ５　Ｏ　图１　分散剂的量与氧化铈粒度的关系图　２．２稀土离子质量浓度对ＣｅＯ：粒度的影响　稀土离子质量浓度对ＣｅＯ：的粒径有很大的影　响，图２是稀土离子质量浓度与ＣｅＯ：的粒径关系曲　线。由图２可知，稀土离子质量浓度高时，ＣｅＯ：的　粒度较小。其原因是稀土离子的起始质量浓度主要　影响稀土碳酸盐的成核速度和长大速度，浓度太低　时成核速度慢，晶粒有充分时间长大，所得颗粒较　粗；浓度较大时，易于形成较细颗粒。　图２料液质量浓度与氧化铈粒度的关系图　２．３碳铵沉淀剂的质量浓度对ＣｅＯ：粒度的影响　碳铵沉淀剂的质量浓度对ＣｅＯ：的粒径有很大　的影响，图３是碳铵沉淀剂的质量浓度与ＣｅＯ：的粒　径关系曲线。由图３可知，碳铵沉淀剂的质量浓度　控制在１４０—１７０　ｇ／Ｌ，对改善ＣｅＯ：的粒度有一定的　作用。　１．　’ｏ　ＮＨ　ＨＣＯ３质量浓度Ａｇ－Ｌ　）　圈３碳铵质量浓度与氧化铈粒度的关系图　２．４煅烧温度对ＣｅＯ：粒度的影响　图４是煅烧温度与ＣｅＯ：的粒径关系曲线，各温　度保温时间均为４　ｈ。由图４可知，ＣｅＯ：８００　ｏＣ时粒　度较小，在９００—１　０００　ｏＣ时粒度最小，而高于　１　１００　ｏＣ时发生板结，粒度迅速增大。因此，煅烧温　度以不超过１　１００　ｏＣ为宜，在９００～１　ｏｏ０℃时最佳。　ｒ／℃　图４煅烧温度与氧化铈粒度的关系图　２．５保温时间对ＣｅＯ：粒度的影响　保温时间对ＣｅＯ：的粒度也有很大影响，图５是　保温时间对ＣｅＯ：粒度的影响曲线。由图５可知，在　９００—１　０００℃保温时，随着保温时间的延长，粒度有　较大增长，保温时间以不超过４　ｈ为宜。　圈５保温时间与氧化铈粒度的关系图　３　结论　１）分散剂对ＣｅＯ：粒径的影响很大，适量加入可　以明显改善ＣｅＯ：的粒度及分布。２）煅烧温度及时　间等参数对合成的ＣｅＯ：的粒径影响也很大，研究得　出较佳的工艺参数：８０℃烘干，９００～１　０００　ｏＣ煅烧　３～４　ｈ。３）使用优化后的工艺可以合成较为理想的　ＣｅＯ：超细粉末，粒度　。＝０．１１５　ｍ。　参考文献：　［１］李永绣，陈伟凡，周雪珍，等．氯化钠在球形纳米氧化铈形成过　程中的作用［Ｊ］．中国稀士学报，２００４，２２（５）：６３６—６４０．　［２］彭华湘，陈彦模，朱美芳，等．纳米ＣｅＯ　的表面改性及其在聚　丙烯中的分散性研究［Ｊ］．中国稀士学报，２００４，２２（６）：７９１—　７９４．　［３］董相廷，李铭，张伟，等．沉淀法制备Ｃｅ０：纳米晶与表征［Ｊ］．　中国稀土学报，２００１，１９（１）：２４—２６．　［４］董相廷，麦世坚，张伟，等．硬脂酸凝胶法制备Ｃｅ０　纳米粉体　［Ｊ］．材料科学与工程，２００１，１９（１）：９９—１０１．　【５］庄稼，迟燕华，吴修贤，等．固相反应两步法制备纳米ＣｅＯ：及　其机制研究［Ｊ］．中国稀士学报，２００４，２２（５）：４６１—６４６．　［６］董相廷，洪广言．溶胶一凝胶法合成二氧化铈纳米晶［Ｊ］．长春　理工大学学报，２００２，２５（２）：４３—４６．　收稿日期：２００６—０７—１４　作者简介：方中心（１９７６一），男，学士，副所长，工程师，已公开发　表论文３篇。　联系方式：Ⅻ一７６＠ｓｉｎａｅｏｍ