CN113664210A - 一种高纯球状钌粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯球状钌粉的制备方法，属于钌粉制备技术领域。本发明在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到(NH4)2RuCl6溶液，(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉。本发明方法具有可控性强、环境友好、流程短的特点，可解决现有技术中高纯钌粉工艺制备复杂，形貌不规则等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯球状钌粉的制备方法，属于钌粉制备技术领域。
背景技术
当前钌粉最重要的应用之一是制造钌靶材。靶用高纯钌粉的纯度必须达到4N以上，此外，晶粒尺寸必须控制在100μm以下，晶粒结构须趋向球形或类球形。
钌粉的制备方法主要分为酸法和碱法。酸法是将含钌物料与酸溶液混合、加热，然后加入氯酸盐溶液，金属钌直接被氧化生成气态RuO4，最后用HCl溶液吸收RuO4生成氯钌酸，向溶液中加NH4Cl，过滤干燥后得到(NH4)2RuCl6，将(NH4)2RuCl6进行高温煅烧，氢气还原最终的到高纯钌粉。碱法是将含钌物料与碱溶液混合、加热，然后鼓入氯气，金属钌直接被氧化生成气态RuO4，用HC1溶液吸收RuO4生成氯钌酸，向溶液中加NH4Cl，过滤干燥后得到(NH4)2RuCl6，将(NH4)2RuCl6进行高温煅烧，氢气还原最终得到高纯钌粉。
Yuichiro等以次氯酸和盐酸的混合溶液在50～90℃下溶解粗钌粉，向溶液中通入臭氧，将粗钌转化为RuO4，用盐酸吸收RuO4，将溶液蒸发至干燥得到RuOCl3晶体，在300～1200℃下氢还原RuOCl3晶体，得到纯度为99.995％的钌粉。该方法制备的钌粉纯度符合制备钌靶的要求，但操作复杂且制备的钌粉形貌不是球形。
魏易等将粗钌用NaOH溶解并加热到85℃，向溶液中通入Cl2，使钌转化为RuO4，并用盐酸吸收，得到H2RuCl6溶液，向溶液中加入NH4Cl，得到(NH4)2RuCl6沉淀，经干燥后在500℃下煅烧，然后在600℃下通氢气还原6小时，最后在900℃下煅烧2小时，得到纯度为99.995％的海绵钌。该方法生产的钌粉纯度高，但操作复杂且形貌不符合靶材的要求。
常规煅烧(NH4)2RuCl6制备的高纯钌粉尽管纯度可以满足溅射靶材要求，但需要经过多温度段煅烧、氢还原和球磨等工序，工艺复杂，且颗粒团聚严重，形貌控制难。
发明内容
本发明针对现有技术中高纯钌粉制备工艺复杂，形貌不规则等问题，提供一种高纯球状钌粉的制备方法，即将(NH4)2RuCl6溶液经喷雾干燥、氮化硅容器内的氮气氛围微波焙烧得到高纯球状钌粉；本发明方法具有可控性强、环境友好、流程短的特点。
一种高纯球状钌粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉；
所述步骤(1)(NH4)2RuCl6溶液的浓度为0.005-0.05mol/L；
所述步骤(2)(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为860-2200mL/h，雾化干燥温度为150-250℃；
所述步骤(3)微波焙烧的温度为450-600℃，时间为1.5-3h，升温速率为20-30℃/min，氮气的通入流速为100-300L/h；
高纯球状钌粉的制备原理：氯钌酸铵进行喷雾干燥后，形貌变成了球形，将其置于碳化硅装置中，利用碳化硅吸波性能，使氯钌酸铵快速升温，避免低温团聚区，使制得的钌粉形貌保持球形；在氮气氛围(无还原性氢气)中进行煅烧，可以避免钌被氧化，防止钌的纯度降低。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用分析纯(NH4)2RuCl6配置(NH4)2RuCl6溶液，(NH4)2RuCl6溶液喷雾干燥得到前驱体粉末，前驱体粉末在氮化硅容器中经无氧微波焙烧即得纯度为99.995％的球状钌粉，碳化硅容器可以使氯钌酸铵在微波场中快速升温，避免低温团聚区，使制得的钌粉形貌保持球形；
(2)本发明具有可控性强、环境友好、流程短的特点，可解决现有技术中高纯钌粉制备工艺复杂，形貌不规则等问题。
附图说明
图1为实施例1Ru粉微观形貌图；
图2为实施例2Ru粉微观形貌图；
图3为实施例3Ru粉微观形貌图；
图4为实施例4Ru粉微观形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种高纯球状钌粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到浓度为0.01mol/L的(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；其中(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为860mL/h，雾化干燥温度为180℃；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉；其中氮气的通入流速为150L/h，微波焙烧温度为450℃，时间为3h；
本实施例Ru粉微观形貌图见图1，以喷雾干燥后的(NH4)2RuCl6为原料，置于碳化硅容器中，通过无氧微波煅烧制得的钌粉呈球形，粉末的球形度高，表面光滑，分散性好。
实施例2：一种高纯球状钌粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到浓度为0.02mol/L的(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；其中(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为1300mL/h，雾化干燥温度为200℃；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉；其中氮气的通入流速为200L/h，微波焙烧温度为500℃，时间为2.5h；
本实施例Ru粉微观形貌图见图2，以喷雾干燥后的(NH4)2RuCl6为原料，置于碳化硅容器中，通过无氧微波煅烧制得的钌粉呈球形，粉末的球形度高，表面光滑，分散性好。
实施例3：一种高纯球状钌粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到浓度为0.03mol/L的(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；其中(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为1800mL/h，雾化干燥温度为220℃；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉；其中氮气的通入流速为230L/h，微波焙烧温度为550℃，时间为2.0h；
本实施例Ru粉微观形貌图见图3，以喷雾干燥后的(NH4)2RuCl6为原料，置于碳化硅容器中，通过无氧微波煅烧制得的钌粉呈球形，粉末的球形度高，表面光滑，分散性好。
实施例4：一种高纯球状钌粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到浓度为0.04mol/L的(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；其中(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为2200mL/h，雾化干燥温度为250℃；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉；其中氮气的通入流速为280L/h，微波焙烧温度为600℃，时间为1.5h；
本实施例Ru粉微观形貌图见图4，以喷雾干燥后的(NH4)2RuCl6为原料，置于碳化硅容器中，通过无氧微波煅烧制得的钌粉呈球形，粉末的球形度高，表面光滑，分散性好。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种高纯球状钌粉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)在搅拌条件下，将分析纯(NH4)2RuCl6溶解于去离子水中得到(NH4)2RuCl6溶液；
(2)(NH4)2RuCl6溶液经气流式雾化机雾化干燥得到前驱体粉末；
(3)在氮气氛围下，前驱体粉末置于碳化硅容器中，经微波焙烧得到高纯球状钌粉。
2.根据权利要求1所述高纯球状钌粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)(NH4)2RuCl6溶液的浓度为0.005-0.05mol/L。
3.根据权利要求1所述高纯球状钌粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)(NH4)2RuCl6溶液的进料速度为860-2200mL/h，雾化干燥温度为150-250℃。
4.根据权利要求1所述高纯球状钌粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)微波焙烧的温度为450-600℃，时间为1.5-3h，升温速率为20-30℃/min，氮气的通入流速为100-300L/h。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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