一种氧化镧的生产工艺

摘要

本发明公开了一种氧化镧的生产工艺，包括以下步骤：(1)将氧化镧加入到酸性溶液中制备镧盐溶液；(2)将镧盐溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入表面活性剂和NaBr，充分混合均匀；(3)将步骤(2)的混合液加热至60‑90℃，并缓慢加入(NH4)2CO3溶液，匀速搅拌，加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应1‑3h后过滤、干燥得到LaOHCO3粉末；(4)将LaOHCO3粉末在800‑1000℃的马弗炉中焙烧2‑8h，即得白色La2O3粉末。本发明发展了一种简单、低成本制备氧化镧的多元醇方法；以乙二醇和聚乙二醇600为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂，用NaBr控制反应速率进行球形氧化镧的制备，制备的球形氧化镧分散性好，其尺寸可以控制在0.05‑10μm范围内。

权利要求

1.一种氧化镧的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化镧加入到酸性溶液中制备镧盐溶液；

（2）将镧盐溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入表面活性剂和NaBr，充分混合均匀；

（3）将步骤(2)的混合液加热至60‑90℃，并缓慢加入(NH4)2CO3溶液，匀速搅拌，加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应1‑3h后过滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

（4）将LaOHCO3粉末在800‑1000℃的马弗炉中焙烧2‑8h，即得白色La2O3粉末；

步骤(2)中所述表面活性剂为分子量Mw=130 000的聚乙烯吡咯烷酮；

步骤(2)中所述乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中乙二醇和聚乙二醇600的体积比为

1:0.5‑2；

步骤(2)体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.01‑0.1mol/L，NaBr：0.005‑

0.1mol/L，镧盐：0.1‑0.5mol/L。

2.根据权利要求1所述的一种氧化镧的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述酸性溶液为硝酸或者盐酸中的一种，浓度为0.6‑1.6mol/L，其对应的镧盐为La(NO3)3或者LaCl3；所述镧盐的浓度为0.5‑1.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种氧化镧的生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述(NH4)

2CO3溶液的浓度为0.5‑1.5mol/L；所述(NH4)2CO3的加入量是镧盐摩尔量的1.1‑1.3倍。

4.根据权利要求1所述的一种氧化镧的生产工艺，其特征在于，步骤(3)中加入所述(NH4)2CO3溶液时搅拌速度控制在60‑150r/min；所述(NH4)2CO3加入用时控制在1‑1.5h。

5.根据权利要求1所述的一种氧化镧的生产工艺，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：

（1）将氧化镧加入到1.6mol/L硝酸溶液中制备1.5mol/L的La(NO3)3溶液；

（2）将La(NO3)3溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入分子量Mw=130 000的聚乙烯吡咯烷酮和NaBr溶液，充分混合均匀；其中，乙二醇和聚乙二醇600的体积比为1:1；体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.1mol/L，NaBr：

0.1mol/L，La(NO3)3：0.5mol/L；

（3）将步骤(2)的混合液加热至75℃，并缓慢加入1.5mol/L的(NH4)2CO3溶液，(NH4)2CO3的加入用时控制在1.5h，(NH4)2CO3的加入量是La(NO3)3摩尔量的1.2倍，加入(NH4)2CO3溶液时搅拌速度控制在100r/min；加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应2h后过滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

（4）将LaOHCO3粉末在900℃的马弗炉中焙烧5h，即得白色球形La2O3粉末。

说明书

一种氧化镧的生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及稀土氧化物的生产领域，特别是涉及一种氧化镧的生产工艺。

背景技术

[0002] 氧化镧是轻稀土中的重要产品之一。微溶于水，易与酸反应，生成相应的盐。易与空气中的二氧化碳和水发生反应，逐渐变成碳酸镧。如今，具有良好物理化学性能的氧化镧
产品，在军工、民用和高科技领域都获得了广泛的应用。如，镧光学玻璃是以La2O3为主要成
分的硼酸盐或硼硅酸盐的高级光学玻璃，具有高折射和低色散的独特光学特性；在电子陶
瓷中加入La2O3后，可改善陶瓷的烧结性、致密性、纤维结构和相组成等，能够明显提高陶瓷
的应用性能；La2O3还可以用作汽车尾气净化。

[0003] 发明专利CN 105948098 B公开了一种球形氧化镧，所述球形氧化镧的平均粒径为150nm‑1.2μm，该方法虽然制备的氧化镧稳定性高，但是尺寸不易控制，颗粒均匀度低，并且
在160‑240℃下才能反应。

发明内容

[0004] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种尺寸可控、颗粒均匀的氧化镧生产工艺。

[0005] 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种氧化镧的生产工艺，包括以下步骤：

[0007] (1)将氧化镧加入到酸性溶液中制备镧盐溶液；

[0008] (2)将镧盐溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入表面活性剂和NaBr，充分混合均匀；

[0009] (3)将步骤(2)的混合液加热至60‑90℃，并缓慢加入(NH4)2CO3溶液，匀速搅拌，加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应1‑3h后过滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

[0010] (4)将LaOHCO3粉末在800‑1000℃的马弗炉中焙烧2‑8h，即得白色La2O3粉末。

[0011] 进一步地，步骤(1)中所述酸性溶液为硝酸或者盐酸中的一种，浓度为0.6‑1.6mol/L，其对应的镧盐为La(NO3)3或者LaCl3；所述镧盐的浓度为0.5‑1.5mol/L。

[0012] 进一步地，步骤(2)中所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)。

[0013] 进一步地，步骤(2)中所述乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中乙二醇和聚乙二醇600的体积比为1:0.5‑2；

[0014] 进一步地，步骤(2)体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.01‑0.1mol/L，NaBr：0.005‑0.1mol/L，镧盐：0.1‑0.5mol/L。

[0015] 进一步地，步骤(3)中所述(NH4)2CO3溶液的浓度为0.5‑1.5mol/L；所述(NH4)2CO3的加入量是镧盐摩尔量的1.1‑1.3倍。

[0016] 进一步地，步骤(3)中加入所述(NH4)2CO3溶液时搅拌速度控制在60‑150r/min；所述(NH4)2CO3的加入用时控制在1‑1.5h。

[0017] 更进一步地，一种氧化镧的生产工艺，包括以下步骤：

[0018] (1)将氧化镧加入到1.6mol/L硝酸溶液中制备1.5mol/L的La(NO3)3溶液；

[0019] (2)将La(NO3)3溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)和NaBr溶液，充分混合均匀；其中，乙二醇和聚乙
二醇600的体积比为1:1；体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.1mol/L，NaBr：
0.1mol/L，La(NO3)3：0.5mol/L；

[0020] (3)将步骤(2)的混合液加热至75℃，并缓慢加入1.5mol/L的(NH4)2CO3溶液，(NH4)2CO3的加入用时控制在1.5h，(NH4)2CO3的加入量是La(NO3)3摩尔量的1.2倍，加入(NH4)2CO3
溶液时搅拌速度控制在100r/min；加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应2h后过
滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

[0021] (4)将LaOHCO3粉末在900℃的马弗炉中焙烧5h，即得白色球形La2O3粉末。

[0022] 聚乙烯吡咯烷酮可以作为修饰剂进行氧化镧的形貌控制，其通过控制其浓度阻止晶体某些面的生长，从而促进其他面的生长；另一方面它可以作为稳定剂使LaOHCO3分散
开，阻止LaOHCO3的团聚。

[0023] 由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：

[0024] 本发明发展了一种简单、低成本制备氧化镧的多元醇方法；本发明以乙二醇和聚乙二醇600为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)为表面活性剂，用NaBr控制反应速率
进行球形氧化镧的制备，制备的球形氧化镧分散性好，其尺寸可以控制在0.05‑10μm范围
内。

具体实施方式

[0025] 下面结合实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。

[0026] 实施例1

[0027] (1)将氧化镧加入到0.6mol/L硝酸溶液中制备0.5mol/L的La(NO3)3溶液；

[0028] (2)将La(NO3)3溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)和NaBr溶液，充分混合均匀；其中，乙二醇和聚乙
二醇600的体积比为1:0.5；体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.01mol/L，
NaBr：0.005mol/L，La(NO3)3：0.1mol/L；

[0029] (3)将步骤(2)的混合液加热至60℃，并缓慢加入0.5mol/L的(NH4)2CO3溶液，(NH4)2CO3的加入用时控制在1h，(NH4)2CO3的加入量是La(NO3)3摩尔量的1.1倍，加入(NH4)2CO3溶
液时搅拌速度控制在60r/min；加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应1h后过滤、
干燥得到LaOHCO3粉末；

[0030] (4)将LaOHCO3粉末在1000℃的马弗炉中焙烧2h，即得白色球形La2O3粉末。

[0031] 制备的球形氧化镧粉末D10＝9.619μm，D50＝9.814μm，D100＝10.018μm。

[0032] 实施例2

[0033] (1)将氧化镧加入到1.6mol/L硝酸溶液中制备1.5mol/L的La(NO3)3溶液；

[0034] (2)将La(NO3)3溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)和NaBr溶液，充分混合均匀；其中，乙二醇和聚乙
二醇600的体积比为1:1；体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.1mol/L，NaBr：
0.1mol/L，La(NO3)3：0.5mol/L；

[0035] (3)将步骤(2)的混合液加热至75℃，并缓慢加入1.5mol/L的(NH4)2CO3溶液，(NH4)2CO3的加入用时控制在1.5h，(NH4)2CO3的加入量是La(NO3)3摩尔量的1.2倍，加入(NH4)2CO3
溶液时搅拌速度控制在100r/min；加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应2h后过
滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

[0036] (4)将LaOHCO3粉末在900℃的马弗炉中焙烧5h，即得白色球形La2O3粉末。

[0037] 制备的球形氧化镧粉末D10＝0.048μm，D50＝0.052μm，D100＝0.061μm。

[0038] 实施例3

[0039] (1)将氧化镧加入到1.1mol/L硝酸溶液中制备1.0mol/L的La(NO3)3溶液；

[0040] (2)将La(NO3)3溶液加入到乙二醇、聚乙二醇600的混合溶液中，充分搅拌至溶液溶清后加入聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)和NaBr溶液，充分混合均匀；其中，乙二醇和聚乙
二醇600的体积比为1:2；体系中各成分的最终浓度为：聚乙烯吡咯烷酮：0.05mol/L，NaBr：
0.01mol/L，La(NO3)3：0.25mol/L；

[0041] (3)将步骤(2)的混合液加热至90℃，并缓慢加入1.0mol/L的(NH4)2CO3溶液，(NH4)2CO3的加入用时控制在1.25h，(NH4)2CO3的加入量是La(NO3)3摩尔量的1.3倍，加入(NH4)2CO3
溶液时搅拌速度控制在150r/min；加入(NH4)2CO3溶液过程中出现白色沉淀物，反应3h后过
滤、干燥得到LaOHCO3粉末；

[0042] (4)将LaOHCO3粉末在800℃的马弗炉中焙烧8h，即得白色球形La2O3粉末。

[0043] 制备的球形氧化镧粉末D10＝0.715μm，D50＝0.754μm，D100＝0.801μm。

[0044] 实施例4

[0045] 氧化镧的生产工艺与实施例2相同，其不同之处在于步骤(1)中将氧化镧加入到盐酸溶液中。其制备的氧化镧为球形，D10＝0.047μm，D50＝0.062μm，D100＝0.079μm。

[0046] 下表(表1)为改变步骤(2)中NaBr浓度的实施例或对比例，其他生产条件和工艺与实施例2相同。

[0047] 表1 NaBr浓度对氧化镧尺寸的影响

[0048] 实验方案 NaBr浓度/mol/L D50/μm D10/μm D100/μm对比例1 0 32.376 20.342 50.186
实施例5 0.005 10.132 9.837 10.249
实施例6 0.01 0.736 0.698 0.759
实施例7 0.05 0.274 0.242 0.301
实施例2 0.1 0.052 0.048 0.061
对比例2 0.2 0.046 0.041 0.062

[0049] 下表(表2)为改变步骤(2)中不同乙二醇(EG)和聚乙二醇600(PEG600)体积比的实施例或对比例，其他生产条件和工艺与实施例2相同。

[0050] 表2不同乙二醇和聚乙二醇600体积比对氧化镧尺寸的影响

[0051] 实验方案 EG:PEG600 D50/μm D10/μm D100/μm对比例3 0:1 0.018 0.012 0.023
实施例2 1:1 0.052 0.048 0.061
对比例4 1:0 124 107 153

[0052] 对比例5

[0053] 氧化镧的生产工艺与实施例2相同，其不同之处在于步骤(2)中不加聚乙烯吡咯烷酮(Mw＝130 000)。其制备的氧化镧为非球形(棒状)，D50＝142μm。

[0054] 对比例6

[0055] 氧化镧的生产工艺与实施例2相同，其不同之处在于步骤(2)中加入聚乙烯吡咯烷酮的分子量Mw＝58 000。其制备的氧化镧形貌多样，为球形与棒状的混合，D50＝96.364μm。

[0056] 以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明；但对于本领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更
动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对
以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保
护范围之内。