CN108516560A - 一种电气石复合Pr、La材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料制备技术领域，尤其是涉及一种电气石复合Pr、La材料的制备方法。该制备方法创新地使用了共沉淀法制备了电气石与La和Pr复合材料，且发现在复合比例为8％时对于复合材料的负离子释放能力最好。该制备方法中未使用分散剂，采用了共沉淀方法制备成了效果极佳的复合材料，可以用于电气石相关的环境材料制备。

Description

一种电气石复合Pr、La材料的制备方法

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其是涉及一种电气石复合Pr、La材料的制备方法。

背景技术

目前，现阶段人类研究中对于电气石的运用可谓是五花八门，但都主要运用了红外辐射特性和释放负离子性能。为了加强这一性能，加入了稀土元素，制成了电气石/稀土复合材料。目前亟需一种能够将La和Pr作为复合元素以制备不同复合比例的电气石稀土复合材料的新方法。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，创新地使用了共沉淀法制备了电气石与La和Pr复合材料，采用该方法制备的材料具有极佳的改性效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、秤取电气石粉放入容器中，加入去离子水搅拌后静置；

S2、分别秤取六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，并将其分别溶解于去离子水后搅拌均匀；

S3、将S2得到的六水合硝酸镧的水溶液、六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀，并将混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌；

S4、将S3得到的电气石粉水悬浊液的pH值调节至10.0；

S5、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，并沉淀静置，待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，倒出上层清液，加去离子水并用移液枪转移至离心管离心，离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心若干次以得到沉淀物；

S6、将S5得到的沉淀物置于容器中，并于烘箱中烘干；

S7、将S6烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧以制备出电气石复合Pr、La材料。

作为一种进一步的技术方案，步骤S1具体包括如下步骤：

S11、用电子秤称取电气石粉2.000g若干份，并分别放入烧杯中，其中，电气石粉为800目；

S12、向每个烧杯中加入40mL去离子水，玻璃棒搅拌后静置。

作为一种进一步的技术方案，步骤S2具体包括如下步骤：

S21、分别用电子秤称取2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，其中，六水合硝酸镧和六水合硝酸镨的浓度均以稀土元素质量计算；

S22、将2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨分别溶解于25mL去离子水中，然后将各组水溶液搅拌均匀。

作为一种进一步的技术方案，步骤S3具体包括如下步骤：

S31、将2％六水合硝酸镧的水溶液、2％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将4％六水合硝酸镧的水溶液、4％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将6％六水合硝酸镧的水溶液、6％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将8％六水合硝酸镧的水溶液、8％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；

S32、将上述S31中混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌，其中，搅拌器的速度控制为：600rad/min，搅拌时间为2h。

作为一种进一步的技术方案，步骤S4具体包括如下步骤：

S41、将浓氨水用胶头滴管逐滴滴加至电气石粉水悬浊液中，同时用玻璃棒搅拌，并用pH计测溶液的pH值，当pH调节至10.0时停止加氨水。

作为一种进一步的技术方案，步骤S5具体包括如下步骤：

S51、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，搅拌速度控制600rad/min，之后沉淀静置，静置时间控制在1h；

S52、待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，缓慢倒出上层清液，加去离子水后并用移液枪转移至离心管离心，每次离心时间为3min，转速为3000rad/min；

S53、离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心三次以得到沉淀物。

作为一种进一步的技术方案，步骤S6具体包括如下步骤：

S61、将沉淀物置于烧杯中，于烘箱中80℃烘干。

作为一种进一步的技术方案，步骤S7具体包括如下步骤：

S71、将烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧，其中La复合电气石焙烧温度控制在800℃，焙烧时间为3h，其中Pr复合电气石焙烧温度控制在500℃，焙烧时间为3h。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，创新地使用了共沉淀法制备了电气石与La和Pr复合材料，且发现在复合比例为8％时对于复合材料的负离子释放能力最好。该实验中未使用分散剂，采用了共沉淀方法制备成了效果极佳的复合材料，可以用于电气石相关的环境材料制备。不同的电气石样品和不同的粒径会对于电气石本身的负离子释放量带来很大影响，故本次实验的结果只能证明在该电气石样品下，采用该方法制备的材料具有极佳的改性效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的La复合电气石材料制备流程图；

图2为本发明实施例提供的La复合电气石稀土复合材料XRD图；

图3为本发明实施例提供的Pr复合电气石稀土复合材料XRD图；

图4为本发明实施例提供的电气石稀土复合材料的La的3d电子能级检测图；

图5为本发明实施例提供的电气石稀土复合材料的Pr的3d电子能级检测图；

图6为本发明实施例提供的电气石稀土复合材料La负离子释放能力测试图。

图7为本发明实施例提供的电气石稀土复合材料Pr负离子释放能力测试图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图1所示，本发明提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、秤取电气石粉放入容器中，加入去离子水搅拌后静置。

作为一种进一步的技术方案，步骤S1具体包括如下步骤：S11、用电子秤称取电气石粉2.000g若干份，并分别放入烧杯中，其中，电气石粉为800目；S12、向每个烧杯中加入40mL去离子水，玻璃棒搅拌后静置。

S2、分别秤取六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，并将其分别溶解于去离子水后搅拌均匀。

作为一种进一步的技术方案，步骤S2具体包括如下步骤：S21、分别用电子秤称取2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，其中，六水合硝酸镧和六水合硝酸镨的浓度均以稀土元素质量计算；S22、将2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨分别溶解于25mL去离子水中，然后将各组水溶液搅拌均匀。

S3、将S2得到的六水合硝酸镧的水溶液、六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀，并将混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌。

作为一种进一步的技术方案，步骤S3具体包括如下步骤：S31、将2％六水合硝酸镧的水溶液、2％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将4％六水合硝酸镧的水溶液、4％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将6％六水合硝酸镧的水溶液、6％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将8％六水合硝酸镧的水溶液、8％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；S32、将上述S31中混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌，其中，搅拌器的速度控制为：600rad/min，搅拌时间为2h。

S4、将S3得到的电气石粉水悬浊液的pH值调节至10.0。

作为一种进一步的技术方案，步骤S4具体包括如下步骤：S41、将浓氨水用胶头滴管逐滴滴加至电气石粉水悬浊液中，同时用玻璃棒搅拌，并用pH计测溶液的pH值，当pH调节至10.0时停止加氨水。

S5、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，并沉淀静置，待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，倒出上层清液，加去离子水并用移液枪转移至离心管离心，离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心若干次以得到沉淀物。

作为一种进一步的技术方案，步骤S5具体包括如下步骤：S51、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，搅拌速度控制600rad/min，之后沉淀静置，静置时间控制在1h；S52、待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，缓慢倒出上层清液，加去离子水后并用移液枪转移至离心管离心，每次离心时间为3min，转速为3000rad/min；S53、离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心三次以得到沉淀物。

S6、将S5得到的沉淀物置于容器中，并于烘箱中烘干；

作为一种进一步的技术方案，步骤S6具体包括如下步骤：S61、将沉淀物置于烧杯中，于烘箱中80℃烘干。

S7、将S6烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧以制备出电气石复合Pr、La材料。

作为一种进一步的技术方案，步骤S7具体包括如下步骤：S71、将烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧，其中La复合电气石焙烧温度控制在800℃，焙烧时间为3h，其中Pr复合电气石焙烧温度控制在500℃，焙烧时间为3h。

本发明提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，具体可通过如下方式进行检测。

一、复合材料检测：

(1)电气石稀土元素La、Pr复合样品XRD测试

稀土元素La复合样品XRD图谱如图2，分析发现并不能充分证明La元素复合成功。

稀土元素Pr复合样品XRD图谱如图3，分析发现并不能充分证明Pr元素复合成功。

因X射线衍射仪只能检测质量分数为5％以上的物质，所以推测可能是由于Pr、La化合物质量较少导致。为了验证这一猜想，我们用X射线光电子能谱(XPS)对复合物中存在的元素及价态进行了检测。

(2)La和Pr元素复合的电气石材料的XPS测试

电气石La复合材料的XPS测试结果如图4所示，根据标准的能级峰位，发现La的3d电子对应能级的峰存在，证明有La元素复合在电气石材料中，即成功制得了含La元素的电气石复合材料。

电气石Pr复合材料的XPS测试结果如图5所示，根据标准的能级峰位，发现Pr的3d电子对应能级的峰存在，证明有Pr元素复合在电气石材料中，即成功制得了含Pr元素的电气石复合材料。

综上所述，我们用XPS测试手段检测到了复合材料里少量的Pr元素及La元素存在，成功制备了电气石稀土复合材料。

二、改良效果测试：

采用日本产的COM-3200对样品进行负离子释放量的测试，测试样品质量2g，测试面积：28.26cm²；测试仓体积：450ml；体积：面积＝16：1。因负离子测试的精确度到10c/cm³，所以测试数据跳动幅度较大，难以比较，对此，我们用多项式拟合形式对数据进行了处理。

新疆电气石粉复合La、Pr的质量分数为2％、4％、6％、8％以及未复合样品的负离子释放性能对照图如图6和图7。

新疆电气石粉复合2％、4％、6％、8％La以及未复合的负离子释放性能对照。由图可知，复合比例为2％的样品负离子释放量较未复合样品提升了53.85％，复合比例为4％的样品负离子释放量较未复合样品提升了34.62％，复合比例为6％的样品负离子释放量较未复合样品提升了15.38％，复合比例为8％的样品负离子释放量较未复合样品提升了150.11％。可见，复合后的样品比未复合的对照样品有显著提升，且8％的复合效果最好。

新疆电气石粉复合2％、4％、6％、8％Pr以及未复合的负离子释放性能对照。由图可知，复合比例为2％的样品负离子释放量较未复合样品提升了161.90％，复合比例为4％的样品负离子释放量较未复合样品提升了104.76％，复合比例为6％的样品负离子释放量较未复合样品提升了90.48％，复合比例为8％的样品负离子释放量较未复合样品提升了280.95％。可见，复合后的样品比未复合的对照样品有显著提升，且8％的复合效果最好。

可见复合后的样品比未复合的对照样品有显著提升，且8％的复合效果最好。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，创新地使用了共沉淀法制备了电气石与La和Pr复合材料，且发现在复合比例为8％时对于复合材料的负离子释放能力最好。该实验中未使用分散剂，采用了共沉淀方法制备成了效果极佳的复合材料，可以用于电气石相关的环境材料制备。不同的电气石样品和不同的粒径会对于电气石本身的负离子释放量带来很大影响，故本次实验的结果只能证明在该电气石样品下，采用该方法制备的材料具有极佳的改性效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、秤取电气石粉放入容器中，加入去离子水搅拌后静置；

S2、分别秤取六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，并将其分别溶解于去离子水后搅拌均匀；

S3、将S2得到的六水合硝酸镧的水溶液、六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀，并将混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌；

S4、将S3得到的电气石粉水悬浊液的pH值调节至10.0；

S5、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，并沉淀静置，待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，倒出上层清液，加去离子水并用移液枪转移至离心管离心，离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心若干次以得到沉淀物；

S6、将S5得到的沉淀物置于容器中，并于烘箱中烘干；

S7、将S6烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧以制备出电气石复合Pr、La材料。

2.根据权利要求1所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下步骤：

S11、用电子秤称取电气石粉2.000g若干份，并分别放入烧杯中，其中，电气石粉为800目；

S12、向每个烧杯中加入40mL去离子水，玻璃棒搅拌后静置。

3.根据权利要求2所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下步骤：

S21、分别用电子秤称取2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨，其中，六水合硝酸镧和六水合硝酸镨的浓度均以稀土元素质量计算；

S22、将2％、4％、6％、8％的六水合硝酸镧和六水合硝酸镨分别溶解于25mL去离子水中，然后将各组水溶液搅拌均匀。

4.根据权利要求3所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：

S31、将2％六水合硝酸镧的水溶液、2％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将4％六水合硝酸镧的水溶液、4％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将6％六水合硝酸镧的水溶液、6％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；将8％六水合硝酸镧的水溶液、8％六水合硝酸镨的水溶液与S1得到的电气石悬浊液混合均匀；

S32、将上述S31中混合后的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上搅拌，其中，搅拌器的速度控制为：600rad/min，搅拌时间为2h。

5.根据权利要求4所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S4具体包括如下步骤：

S41、将浓氨水用胶头滴管逐滴滴加至电气石粉水悬浊液中，同时用玻璃棒搅拌，并用pH计测溶液的pH值，当pH调节至10.0时停止加氨水。

6.根据权利要求5所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S5具体包括如下步骤：

S51、将S4得到的电气石粉水悬浊液置于磁力搅拌器上继续搅拌，搅拌速度控制600rad/min，之后沉淀静置，静置时间控制在1h；

S52、待电气石粉水悬浊液沉淀均匀后，缓慢倒出上层清液，加去离子水后并用移液枪转移至离心管离心，每次离心时间为3min，转速为3000rad/min；

S53、离心后倒去上层清液，用去离子水重复洗涤离心三次以得到沉淀物。

7.根据权利要求6所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S6具体包括如下步骤：

S61、将沉淀物置于烧杯中，于烘箱中80℃烘干。

8.根据权利要求7所述的电气石复合Pr、La材料的制备方法，其特征在于，步骤S7具体包括如下步骤：

S71、将烘干的电气石复合材料转移到坩埚置于马弗炉中焙烧，其中La复合电气石焙烧温度控制在800℃，焙烧时间为3h，其中Pr复合电气石焙烧温度控制在500℃，焙烧时间为3h。