CN1931724A

CN1931724A - 高纯氧化钇铕的制备方法

Info

Publication number: CN1931724A
Application number: CN 200610096284
Authority: CN
Inventors: 史卫东; 肖睿; 何地宝; 刘刚; 吴伯伟; 钟成福
Original assignee: JIAHUA NEW MATERIAL RESOURCE CO Ltd JIANGYIN
Current assignee: JIAHUA NEW MATERIAL RESOURCE CO Ltd JIANGYIN
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2026-10-09
Also published as: CN100427400C

Abstract

本发明涉及一种高纯氧化钇铕的制备方法，其工艺步骤为：(1)用盐酸或硝酸、醋酸分别溶解氧化钇和氧化铕；(2)取2－乙基己基磷酸单2－乙基己酯，以NaOH皂化后，与磺化煤油混合成有机萃取剂，将上述混合稀土溶液与有机萃取剂混合，搅拌，静置分离，取出水相；(3)在反应器中加入碳酸氢铵溶液，另配制10～30％的沉淀剂，沉淀剂为草酸或草酸铵；向反应器中同时加入稀土溶液和沉淀剂，并同步加完，保持体系的温度在20～90℃；(4)沉淀反应结束后，将产物水洗至pH值至5.0～6.5；再经离心脱水，将脱水后的产物用无水乙醇调成浆状，置于烘箱中干燥处理；(5)将干燥后的产物置于高纯陶瓷坩埚中煅烧，得到稀土氧化物。本发明高纯、粒度在3～6μm，并且亚晶尺寸可控。

Description

高纯氧化钇铕的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种高纯稀土氧化物的制备方法，具体涉及一种高纯氧化钇铕的制备方法。属于无机材料领域中的稀土新材料部分技术领域。

背景技术：

稀土元素因其独特的电子构型而具备特殊的发光特性，成为光学材料的宝库。稀土发光材料的优点是吸收能力强，转换率高，可发射从紫外到红外的光谱，在可见光区域，有很强的发射能力，且物理化学性质稳定。目前，稀土发光材料主要应用于彩电显像管、计算机显示器、照明、医疗设备等方面。其用量最大的是彩电显像管、计算机显示器、稀土三基色节能灯和等离子显示屏等。

随着此类设备质量与档次的不断提高，其对发光材料前驱体的要求也越来越高，如体现在对纯度的要求上，SiO2含量是衡量发光材料前驱体纯度的主要标志，目前，主流计算机显示器用荧光材料均要求前驱体的SiO2含量小于10ppm；在粒度和均匀性方面，要求前驱体的粒度在3~6um之间，同时等离子显示屏等新型显示设备对荧光材料前驱体的微晶大小(即亚晶尺寸)也提出了高精度的要求。因此，为保持并拓展稀土在高科技领域的应用范围，开发高纯度、粒度与分布合理、亚晶尺寸可控的新型稀土发光材料前驱体成为必然趋势。

生产稀土发光材料前驱体的企业较多，其中用于红色荧光粉前驱体的氧化钇铕共沉物占了较大分额，多采用萃取分离后草酸沉淀再灼烧的工艺，但因这三道工序涉及因素较多，并且相互影响，目前尚无厂家能同时达到产品高纯度并可控制粒度、均匀性及亚晶大小的水平。仅在纯度方面，通常的氧化钇铕只达到SiO2含量在30ppm左右的水平。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高纯、粒度在3～6um，并且亚晶尺寸可控的高纯氧化钇铕的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于该法包括以下工艺步骤：

(1)、用盐酸或硝酸、醋酸分别溶解氧化钇和氧化铕，混合后形成浓度为0.1～2Mol/l的稀土氯化物或硝酸盐、醋酸盐溶液，其中氧化钇与氧化铕的重量百分比为：氧化钇90％～99％，氧化铕1％～10％；

(2)、取一定量的2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯，以NaOH按10～20％的皂化率皂化后，与2～10倍的磺化煤油混合成有机萃取剂，将上述混合稀土溶液的PH调整为2～6，与有机萃取剂按0.2～0.5∶1的比例混合，搅拌5～30分钟后，静置分离，用分液漏斗取出水相；必要时可重复上述步骤1～3次；

(3)、在反应器中加入5％~10％浓度的碳酸氢铵溶液，溶液体积为稀土溶液体积的5％~20％，另配制重量百分比浓度为10～30％的沉淀剂，沉淀剂为草酸或草酸铵，需要量为所溶解稀土氧化物重量的1.6～2.5倍，向反应器中同时加入稀土溶液和沉淀剂，控制二者的速度在50～100ml/分钟，并同步加完，同时以中快速搅拌，搅拌速度为100～300转/分，以形成稀土草酸盐沉淀，在沉淀过程中保持体系的温度在20～90℃；

(4)、沉淀反应结束后，将产物以去离子水洗至PH值至5.0～6.5；再经离心脱水，将脱水后的产物用无水乙醇调成浆状，置于烘箱中，在80～100℃温度下进行5小时以上的干燥处理；

(5)、将干燥后的产物置于高纯陶瓷坩埚中，在清洁空气气氛下以煅烧，得到稀土氧化物；煅烧温度与时间根据所需亚晶尺寸而定，亚晶尺寸越小，所需的煅烧温度越低，煅烧时间越短；亚晶尺寸越大，所需的煅烧温度越高，煅烧时间越长。通常，煅烧时间固定在2小时的话，煅烧温度在700～1150℃范围内，所得到的相应亚晶尺寸在200～700A。具体地说，当温度为700～900℃时，亚晶尺寸在200～500A之间，当温度为900～1000℃时，亚晶尺寸在500～600A之间；当温度为900～1100℃时，亚晶尺寸在600～700A之间。

本发明的操作比较简单，容易实现自动化条件下的工业生产；P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)在该条件下对钙离子有最大的选择性，因此稀土溶液中的大部分钙被萃取除去，而沉淀剂中的草酸根对稀土又有较好的选择性，进一步避免了残余的钙离子形成沉淀物，因此所得稀土氧化物具有普通产品难以达到的高纯度，SiO₂含量可达10ppm以下；碳酸氢铵在反应体系中的加入，有利于小颗粒晶种的预先生成，从而使之后生成的草酸稀土颗粒不会发育过大，无水乙醇在脱水过程中可进一步避免团聚的形成，这样最终产品的粒度可控制在3～6um之间；由于在加料过程中严格控制为匀速，使得颗粒粒径分布良好；亚晶的生成和发育重要受煅烧过程的影响，对煅烧条件进行控制，可以得到所需的亚晶尺寸范围。因此，本发明所提供的产品，在纯度和微观特性上比传统产品有很大的改善，完全满足发光材料对稀土产品的要求。

具体实施方式

实施例1：

用盐酸分别溶解氧化钇20g，氧化铕1g，混合后盐酸钇铕溶液总体积为180ml，浓度为1.0Mol/l；以NH₄HCO₃调整PH至3.0。取P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化10％后，与350ml磺化煤油混合成有机萃取剂，将混合稀土溶液与萃取剂混合搅拌10分钟，以分液漏斗引出稀土溶液。称取45g草酸，溶解于300ml去离子水中。在反应器中加入5％碳酸氢铵溶液40ml，在200转/分的搅拌速度下，由自动控制系统同时向反应器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在20-30ml/分钟，且二者同时加完，以形成稀土草酸盐沉淀，在沉淀过程中保持体系的温度在70～90℃。加料完毕后，将产物以去离子水洗至PH值至6.0，离心脱水，以无水乙醇调成奖状，置于烘箱中，在80～100℃温度下进行5小时以上的干燥处理，在马弗炉内以900℃灼烧2h，过筛后即得氧化钇铕产品。产品的SiO2含量为8ppm，粒度D50为3.8um，亚晶尺寸为485A。

实施例2：

用硝酸分别溶解氧化钇20g，氧化铕1.5g，混合后硝酸钇铕溶液总体积为150ml，浓度约为1.1Mol/l；以NH₄HCO₃调整PH至4.0。取P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化20％后，与350ml磺化煤油混合成萃取剂，将混合稀土溶液与萃取剂混合搅拌30分钟，以分液漏斗引出稀土溶液。称取40g草酸铵，溶解于300ml去离子水中。在反应器中加入5％碳酸氢铵溶液40ml，在200转/分的搅拌速度下，由自动控制系统同时向反应器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在20- 30ml/分钟，且二者同时加完，以形成稀土草酸盐沉淀，在沉淀过程中保持体系的温度在20～50℃。加料完毕后，将产物以去离子水洗至PH值至6.0，离心脱水，以无水乙醇调成奖状，置于烘箱中，在80～100℃温度下进行5小时以上的干燥处理，在马弗炉内以1000℃灼烧2h，过筛后即得氧化钇铕产品。产品的SiO2含量为8ppm，粒度D50为4.5um，亚晶尺寸为610A。

实施例3：

用醋酸分别溶解氧化钇20g，氧化铕1.5g，混合后醋酸钇铕溶液总体积为150ml，浓度约为1.1Mol/l；以NH₄HCO₃调整PH至6.0。取P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)50ml，以NAOH皂化15％后，与350ml磺化煤油混合成萃取剂，将混合稀土溶液与萃取剂混合搅拌30分钟，以分液漏斗引出稀土溶液。称取40g草酸铵，溶解于300ml去离子水中。在反应器中加入5％碳酸氢铵溶液40ml，在300转/分的搅拌速度下，由自动控制系统同时向反应器中加入稀土溶液和草酸溶液，保持加料速度在25-30ml/分钟，且二者同时加完，以形成稀土草酸盐沉淀，在沉淀过程中保持体系的温度在50～70℃。加料完毕后，将产物以去离子水洗至PH值至6.5，离心脱水，以无水乙醇调成奖状，置于烘箱中，在90～100℃温度下进行5小时以上的干燥处理，在马弗炉内以1000℃灼烧2h，过筛后即得氧化钇铕产品。产品的SiO2含量为8ppm，粒度D50为4.5um，亚晶尺寸为610A。

Claims

1、一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于该法包括以下工艺步骤：

(2)、取一定量的2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯，以NaOH按10～20％的皂化率皂化后，与2～10倍的磺化煤油混合成有机萃取剂，将上述混合稀土溶液的PH调整为2～6，与有机萃取剂按0.2～0.5∶1的比例混合，搅拌5～30分钟后，静置分离，用分液漏斗取出水相；

(3)、在反应器中加入5％~10％浓度的碳酸氢铵溶液，溶液体积为稀土溶液体积的5％~20％，另配制重量百分比浓度为10～30％的沉淀剂，沉淀剂为草酸或草酸铵，需要量为所溶解稀土氧化物重量的1.6～2.5倍；向反应器中同时加入稀土溶液和沉淀剂，控制二者的速度在50～100ml/分钟，并同步加完，同时以中快速搅拌，搅拌速度为100～300转/分，以形成稀土草酸盐沉淀，在沉淀过程中保持体系的温度在20～90℃；

(5)、将干燥后的产物置于高纯陶瓷坩埚中煅烧，得到稀土氧化物。

2、根据权利要求1所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)重复1～3次。

3、根据权利要求1或2所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度与时间根据所需亚晶尺寸而定，亚晶尺寸越小，所需的煅烧温度越低，煅烧时间越短；亚晶尺寸越大，所需的煅烧温度越高，煅烧时间越长。

4、根据权利要求3所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述煅烧时间在2小时±0.5小时，煅烧温度在700～1150℃内，所得到的相应亚晶尺寸在200～700A。

5、根据权利要求4所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度在700～900℃，所得到的相应亚晶尺寸在200～500A。

6、根据权利要求4所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度在900～1000℃，所得到的相应亚晶尺寸在500～600A。

7、根据权利要求4所述的一种高纯氧化钇铕的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度在900～1100℃，所得到的相应亚晶尺寸在600～700A。