CN1847154A

CN1847154A - 一种硝酸铈铵复盐的制备方法

Info

Publication number: CN1847154A
Application number: CN 200610038962
Authority: CN
Inventors: 殷恒波; 王爱丽; 张瑞超; 卢燕; 李海霞; 徐艺青; 严敏; 胡童杰; 姜廷顺
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2006-10-18

Abstract

一种硝酸铈铵复盐的制备方法，在室温下，用过量理论用量10％－100％的氨水作沉淀剂，沉淀三价硝酸铈溶液，同时在搅拌条件下，逐滴加入过量理论用量5％－70％的氧化剂，使三价铈转化为四价铈，反应2－10小时以后，在70－80℃下，加入过量理论用量30％－100％的浓硝酸，边搅拌边加热直至沉淀完全溶解，制得四价硝酸铈溶液；然后在搅拌条件下，将理论量的硝酸铵加入到四价硝酸铈溶液中，反应温度控制在110－120℃之间，反应2－8小时后，自然冷却，过滤、烘干，即可得纯度达99％以上的橘红色硝酸四价铈铵复盐，产率达80％以上，成本低且无污染。

Description

一种硝酸铈铵复盐的制备方法

技术领域

本发明涉及一种盐的制备方法，特指一种以双氧水为氧化剂制备硝酸铈铵复盐的制备工艺。

背景技术

硝酸铈铵(NH₄)₂Ce(NO₃)₆为橙色单斜细粒结晶，在空气中易潮解，易溶于水和乙醇，几乎不溶于浓硝酸，有氧化性、刺激性硝酸铈铵(CAN)既具有氧化的能力，又具有催化氧化的能力，是一种选择性良好、具有多方面用途的试剂，并且在有机合成中反应选择性好，产率高，在有机合成中应用潜力很大。硝酸铈铵主要用于电子工业、IT产业，催化剂制造业、汽车尾气的净化剂、抛光剂、重交沥青反应剂等。

硝酸铈铵工业生产技术是生产厂家的商业机密，目前对如何制备硝酸铈铵的文章很少，也没有相关专利报导，传统的硝酸铈铵复盐的制备工艺是用氯气氧化三价硝酸铈(III)为四价铈离子，然后经过沉淀、洗涤、酸化(铵化)、浓缩后制备出硝酸铈铵复盐，该工艺中所使用的氧化剂氯气是一种具有强烈刺激性气味而使人窒息的剧毒气体，对外部环境特别是对农田造成的污染是难以避免，同时反应生成的氯化铵无法重新循环使用，使得生产成本升高。因此酸铈铵复盐的制备工艺亟待开发。

发明内容

为了克服传统制备方法所存在的缺陷，本发明提出了一种采用双氧水为氧化剂制备硝酸铈铵复盐的方法。

其制备方法如下：

在室温下，用过量理论用量10％-100％的氨水作沉淀剂，沉淀三价硝酸铈溶液，同时在搅拌条件下，逐滴加入过量理论用量5％-70％的氧化剂，使三价铈转化为四价铈，反应2-10小时以后，在70-80℃下，加入过量理论用量30％-100％的浓硝酸，边搅拌边加热直至沉淀完全溶解，制得四价硝酸铈溶液；然后在搅拌条件下，将理论量的硝酸铵加入到四价硝酸铈溶液中，反应温度控制在110-120℃之间，反应2-8小时后，自然冷却，将析出的结晶从母液中过滤出来并进行烘干，即可得纯度达99％以上的橘红色硝酸四价铈铵复盐，产率达80％以上。

上述理论用量指按照化学计量式，按比例计算的用量；

上述氧化剂是指双氧水；

上述加入氧化剂氧化三价硝酸铈的反应时间在3～8小时之间，以5小时为最佳；

上述加入浓硝酸后，加热搅拌的反应时间在1～5小时之间，以2小时为最佳；

上述氨水的用量在与理论用量相比过量20％-50％之间，用量以过量35％为最佳；

上述双氧水的用量在与理论用量相比过量5％-20％之间，用量以过量10％为最佳；

上述浓硝酸的用量在与理论用量相比过量40％-60％之间，用量以过量50％为佳；

上述硝酸铵与四价硝酸铈的反应温度取115℃为佳，反应时间在3～7小时之间，以6小时为最佳。

本工艺采用无环境污染的双氧水为氧化剂，氧化三价硝酸铈为四价铈，经过洗涤、硝化、铵化、浓缩，制备出纯度达99％以上的橘红色硝酸铈铵复盐，单程硝酸铈铵复盐的收率高于90％，胃液经氧化，沉淀残余的四价铈，重新转化为硝酸铈铵，总收率近乎100％。氨沉后，残余的母液经结晶成为硝酸铵，可用于硝酸铈的氨化，降低了生产成本。

附图说明

图1：氨水用量对三价铈氧化为四价铈转化率的影响。

图2：双氧水用量对三价铈氧化为四价铈转化率的影响。

图3：硝酸用量对产品硝酸铈铵纯度的影响。

图4：硝酸铵与硝酸铈的反应时间对产品硝酸铈铵纯度的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1，

分别量取用量与理论用量相比过量(质量分数，下同)10％、25％、35％、50％与100％的氨水进行实验，实验中三价硝酸铈溶液的质量分数为20％，在反应温度50℃下缓慢滴加双氧水，整个过程持续30min，并在该温度下继续搅拌反应2h。

如图1所示，当氨水过量10％时，能够将99.5％的三价铈氧化成四价铈；当氨水过量25％时，能将99.8％三价铈氧化成四价铈；当氨水过量35％时，能将三价铈完全氧化成四价铈；当氨水过量50％时，能将三价铈完全氧化成四价铈；当双氧水过量100％时，能将三价铈完全氧化成四价铈。当氨水的过量在25％以上时，全部能将三价铈完全氧化成四价铈。后续反应过程中所选用氨水的量以过量35％为基准。

实施例2，

分别量取用量与理论用量相比过量(质量分数，下同)5％，10％，35％，50％，70％的双氧水进行实验，实验中三价硝酸铈溶液的质量分数为20％，氨水过量35％，在室温下缓慢滴加双氧水，整个过程持续30min，并在该温度下继续搅拌反应5h。

如图2所示，当双氧水过量5％时，能够将99.8％的三价铈氧化成四价铈；当双氧水过量10％时，能将三价铈完全氧化成四价铈；当双氧水过量35％时，能将三价铈完全氧化成四价铈；当双氧水过量50％时，能将三价铈完全氧化成四价铈；当双氧水过量70％时，能将三价铈完全氧化成四价铈。当双氧水的过量在10％以上时，全部能将三价铈完全氧化成四价铈。后续反应过程中所选用双氧水的量以过量10％为基准。

实施例3，

分别量取用量与理论用量相比过量30％，50％，70％，100％的硝酸进行实验。实验中将双氧水氧化生成的氢氧化铈沉淀用蒸馏水洗涤至中性，将洗涤后的滤饼加到一定量的质量分数为67％的浓硝酸中，同时加入理论量的固体硝酸铵，在反应温度为120℃下反应2h。

如图3所示，当硝酸用量过量30％时，产品硝酸铈铵的纯度达到80％，当硝酸用量过量50％时，产品硝酸铈铵的纯度达到86％，当硝酸用量过量70％时，产品硝酸铈铵的纯度达到87％，当硝酸用量过量100％时，产品硝酸铈铵的纯度仍然少于90％。在后续反应过程中选用硝酸用量过量50％。

实施例4，

在搅拌状态下将理论量的固体硝酸铵加入到四价硝酸铈溶液中，以反应时间分别为2，4，6h做一组实验，反应温度控制在110-115℃之间。

如图4所示，反应时间为2h时，产品硝酸铈铵的纯度达到95％；反应温度为110℃，反应时间为4h时，产品硝酸铈铵的纯度达到97％；反应时间为6h时，产品硝酸铈铵的纯度达到99％随着反应时间越长，硝酸铈铵复盐的纯度越高。当反应时间达到6h时，产品已达分析纯级(硝酸铈铵质量分数＞99％)，且硝酸铈铵收率大于90％。在反应过程中选用反应时间为6h。

Claims

1、一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：在室温下，用过量理论用量10％-100％的氨水作沉淀剂，沉淀三价硝酸铈溶液，同时在搅拌条件下，逐滴加入过量理论用量5％-70％的氧化剂，使三价铈转化为四价铈，反应2-10小时以后，在70-80℃下，加入过量理论用量30％-100％的浓硝酸，边搅拌边加热直至沉淀完全溶解，制得四价硝酸铈溶液；然后在搅拌条件下，将理论量的硝酸铵加入到四价硝酸铈溶液中，反应温度控制在110-120℃之间，反应2-8小时后，自然冷却，过滤、烘干，即可得四价铈铵复盐。

2、根据权利要求1所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：理论用量指按照化学计量式，按比例计算的用量。

3、根据权利要求1所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：氧化剂是指双氧水。

4、根据权利要求1、3所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：加入双氧水氧化三价硝酸铈的反应时间在3～8小时之间，以5小时为最佳。

5、根据权利要求1所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：浓硝酸的用量在与理论用量相比过量40％-60％之间，用量以过量50％为佳；加入浓硝酸后，加热搅拌的反应时间在1～5小时之间，以2小时为最佳。

6、根据权利要求1、3所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：氨水的用量在与理论用量相比过量20％-50％之间，用量以过量35％为最佳；

7、根据权利要求1、3所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：双氧水的用量在与理论用量相比过量5％-20％之间，用量以过量10％为最佳；

8、根据权利要求1所述的一种硝酸铈铵复盐的制备方法，其特征在于：上述硝酸铵与四价硝酸铈的反应温度取115℃为佳，反应时间在3～7小时之间，以6小时为最佳。