溶液中制取稀土化合物超微粉末

超微粉末由它的大比表面、表面活性及光、电、磁、热等方面的特异性能而引起人们的极大重视。日本、美国等国家对超微粉末的制备、性质、应用等方面作了较详细的研究。我国近几年也开展了这方面的工作。主要是用物理方法制备金属、氮化物超微粉末。化学方法制备超微粉末还比较少，且方法还在探索之中，尤其是对稀土化合物超微粉末的研究鲜见报道。稀土在各种材料中有着广泛的用途。为提高稀土材料的性能，使其有新的、更高的应用价值，制备稀土化合物超微微粉末是完全必要的，超微粉末的制备也会给研究稀土元素的本征性质创造条件。本文首先合成了稀土陶瓷粉末Y_2O_2稳定的ZrO_2超微粉末，对其三种化学制备方法进行了研究比较。认为：水热法制备Y_2O_3稳定的ZrO_2超微粉末，其程度与溶液的pH值，NH_4OH的浓度和滴加速度有关。此法得到粉末产量较低，粒度较小，有轻微的因聚现象。沉淀法制备也需严格控制NH_4OH的浓度和滴加速度，沉淀物是体积庞大的凝胶，过滤、洗涤困难。水解法操作方便，得到的产品产量较高，粉末粒度较小、均匀、易分散。综合比较结果，水解法有可能成为大量工业生产的方法。用水解法制备了不同Y_2O_3含量(原始配料：3～30mol％）的ZrO_2超微粉末。Y_2O_3含量<10mol％时，得到的是部分稳定的氧化锆粉末；>10mol％时，得到的是全稳定的立方相氧化锆粉末。粉末粒径<0.01μm。用EDTA络合滴定法分析了产物中钇、锆含量。观察了温度对水解后的Y_2O_3稳定的ZrO_2淀淀的粒度、形状、结构等影响。200～800 ℃灼烧得到的粉末形状清晰、颗粒度小。温度低于400 ℃，为无定形粉末，800 ℃时基本完全晶化为微晶。此微晶X-ray衍射峰较宽，衍射峰出现位移，导致Y_2O_3稳定的ZrO_2超微要较纯四方相ZrO_2粉末的晶胞参数小。从热力学上，分析了影响Y_2O_3－ZrO_2超微粉末的核形成与核生长速度的因素。用醇盐法制备了系列稀氢氧化物、氧化物超微末，异对其形貌、粒度、结构进行了研究。以不同的衡土氢氧化物、氧化物超微粉末为例，做了热稳定性，表面活性，催化活性等方面测试比较。稀氢氧化物，氧化物超微粉末具有不同的形状，大部分粉末粒度均匀、分散好。轻稀土氢氧化物超微粉末大部分为结晶形，而重稀土氢氧化物大半为无定形。氧化物粉末，除La_2O_3为立方晶系外，其它全部为立方晶系的微晶。热分析仪测定了超微与普通Nd(OH)_3粉末的差热、热重情况吸热峰 面积超微大于普通粉，不同温度下的失重超微多于普通粉。证实了超微微粉末的比表面大、吸附量大。首次研究了超微粉末的表面光电压光谱，为探讨超微粉末性质又提供了一种手段。稀氧化物超微化皇，表面光电压谱相对强度增强。说明超微粉末面电子与表面空穴增多，由此使得表面活性增大。用La_2O_3粉末做了邻苯二甲酸二辛脂的合成的催化性能比较超微粉末的催化活性高于普通粉末。用醇盐法合成了复合氧化物La_2O_3－Al_2O_3超微粉末。