專利名稱：一種均相沉淀法制備稀土氧化物的方法
技術領域：
本發明屬于稀土氧化物領域，具體涉及一種均相沉淀法制備稀土氧化物的方法。
背景技術：
沉淀的形成一般要經過晶核的形成和晶核長大兩個過程，將沉淀劑加入料液中時，當沉淀構晶離子濃度的乘積超過該條件下沉淀的溶度積時，離子通過相互碰撞聚集形成微小的晶核。晶核形成之后，溶液中的構晶離子仍在向晶核表面擴散，并且進入晶核，以至逐漸形成晶體即沉淀微粒。在沉淀的形成過程中，由離子形成晶核，再進一步聚集成沉淀微粒的速度稱為聚集速度。在聚集的同時，構晶離子在一定晶格中定向排列的速度稱為定向速度。定向速度主要決定于沉淀物質的本性；聚集速度主要由沉淀時的條件所決定，其中最主要的是溶液中生成沉淀物質的過飽和度。沉淀法一般分為直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法，直接沉淀法和共沉淀法都是將沉淀劑加入料液中立刻產生沉淀，容易發生局部過濃現象，從而導致沉淀顆粒不均勻，且嚴重夾雜。均相沉淀法是先控制一定的條件，使加入的沉淀劑不立刻與料液生成沉淀，而是先在整個溶液中均勻地釋放出來，然后再通過一化學反應，使構晶粒子從溶液中緩慢地、均勻地產生出來，從而使沉淀在整個溶液中緩慢地、均勻地析出。它和前兩種沉淀法相比，可以避免局部過濃的現象發生，而且由于構晶粒度子的過飽和度在整個溶液中比較均勻，所以獲得的沉淀為顆粒均勻且致密，吸附雜質少，易于過濾和洗滌的晶形沉淀。
中國專利CN1230582采用均相沉淀法，均相沉淀與超聲化學法相結合制造前驅體，它的缺點為產品易團聚，顆粒不均勻，影響產品質量；前人對均相沉淀法已有一定的研究，但一般都是將溶液加熱到70℃以上，pH值發生緩慢的增長，這不利于晶核在相同的環境下生成，從而影響到粒子的單分散性，為了制得粒度均勻的粒子，不僅要求成核速度大，而且必須保證晶核在同樣的化學環境下同時生成。
本發明利用脲酶可以催化尿素水解的特性，于室溫或低溫下誘發均相沉淀制備出了稀土氧化物的前驅體，通過對反應物及沉淀劑濃度、反應時間、反應溫度以及前驅體焙燒溫度、焙燒時間的控制制備顆粒均勻、分散性好的稀土氧化物。其優點在于利用酶催化作用的高效性，可以在很短時間內創造出均相沉淀所需的條件大量的構晶離子在相同的化學環境下同時產生，成核速度遠大于晶核生長速度，因而得到的粒子顆粒均勻，產品純度高，易于過濾，并且反應可在室溫或低溫下進行，節約能源。

發明內容
為了達到稀土氧化物前驅體為顆粒均勻且致密，吸附雜質少，易于過濾和洗滌的晶形沉淀，本發明采取以下方案一種均相沉淀法制備稀土氧化物的方法以稀土鹽溶液為原料，在溶液中加入不同量的尿素作沉淀劑，尿素的加入量為與稀土的摩爾比1.5∶1-5∶1，加入一定量的脲酶或含脲酶的物質作催化劑，反應時間為0.5-24小時，反應溫度為0至80℃，將得到的沉淀洗滌后過濾，洗水溫度為10-90℃，得到的前驅體在40-90℃烘干，時間為0.5-8小時，在300-900℃的溫度下焙燒1-4小時，得到稀土氧化物。
進一步，所用原料稀土鹽溶液可以硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽等其中的一種，或稀土碳酸鹽、氫氧化物等用硝酸、鹽酸或硫酸等酸溶解得到。
進一步，沉淀過程中采用尿素作沉淀劑，采用脲酶或含脲酶的物質如豆粕等或脲酶的提取液作催化劑。
進一步，用乙醇、甘油、丙酮等有機溶劑或水作為提取劑，從豆粕等物質中提取的粗酶液。
本發明由于采用酶誘發均相沉淀法，使反應可以在低溫下進行，節約了能源，同時得到的稀土氧化物前驅體為顆粒均勻且致密，吸附雜質少，易于過濾和洗滌的晶形沉淀。


圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面對本發明的具體內容進行闡述本發明通過脲酶催化尿素水解均相沉淀制備稀土氧化物，主要反應如下尿素水解氨水電離NH3·H2O-NH4++OH-沉淀反應RE3+3OH-+CO2-RE(OH)CO3·H2O煅燒反應RE(OH)CO3·H2O-RE(OH)CO3+H2O2RE(OH)CO3-RE2O(CO3)2+H2ORE2O(CO3)2-RE2O3+2CO2本發明是通過以下工藝來實現的以稀土鹽溶液為原料，加入不同量的尿素作沉淀劑，尿素的加入量為與稀土的摩爾比1.5∶1-5∶1，在攪拌情況下加入一定量的脲酶或含脲酶的物質催化尿素水解，反應時間為0.5-24小時，反應溫度為0至80℃，將得到的沉淀洗滌后過濾，洗水溫度為10-90℃，得到的前驅體在40-90℃烘干，烘干時間為0.5-8小時，在300-900℃的溫度下焙燒1-4小時，得到稀土氧化物。
具體實施方式
如下實施例一以1L濃度為0.8mol/L的氯化鑭溶液為原料，加入144g尿素，加入豆粕的量為與尿素的質量比為1∶2，在18℃的條件下攪拌反應6h，過濾，80℃水洗滌沉淀3次，于60℃條件下烘干120min，在800℃煅燒2h，得到的氧化鑭粉末粒度均勻，D50＝2.0014um，產品的收率達到98％以上。
實施例二以1L濃度為0.6mol/L的氯化鑭溶液為原料，加入72g尿素，加入豆粕的量為與尿素的質量比為1∶1，在20℃的條件下攪拌反應4h，過濾，80℃水洗滌沉淀3次，于60℃條件下烘干120min，在800℃煅燒2h，得到的氧化鑭粉末粒度均勻，D50＝7.3217um，產品的收率達到98％以上。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種均相沉淀法制備稀土氧化物的方法，其特征在于以稀土鹽溶液為原料，在溶液中加入不同量的尿素作沉淀劑，尿素的加入量為與稀土的摩爾比1.5∶1-5∶1，加入一定量的脲酶或含脲酶的物質作催化劑，反應時間為0.5-24小時，反應溫度為0至80℃，將得到的沉淀洗滌后過濾，洗水溫度為10-90℃，得到的前驅體在40-90℃烘干，時間為0.5-8小時，在300-900℃的溫度下焙燒1-4小時，得到稀土氧化物。
2.根據權利要求1所述的制備稀土氧化物的方法，其特征在于所用原料稀土鹽溶液可以為硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽中的一種，或經稀土碳酸鹽、氫氧化物等用硝酸、鹽酸或硫酸等酸溶解得到。
3.根據權利要求1或者2所述的制備稀土氧化物的方法，其特征在于沉淀過程中采用尿素作沉淀劑，采用脲酶或含脲酶的物質如豆粕等或脲酶的提取液作催化劑。
4.根據權利要求3所述的制備稀土氧化物的方法，其特征在于所用的脲酶提取液，是用乙醇、甘油、丙酮等有機溶劑或水作為提取劑，從豆粕等物質中提取的粗酶液。
全文摘要
本發明公開了一種均相沉淀法制備稀土氧化物的方法。本發明以稀土鹽溶液為原料，用尿素作沉淀劑，采用脲酶在0－80℃的情況下催化尿素水解，均相沉淀的方法制備稀土氧化物前驅體，經過濾、烘干、灼燒后得稀土氧化物。本發明由于采用酶誘發均相沉淀法，使反應可以在低溫下進行，節約了能源，同時得到的稀土氧化物前驅體為顆粒均勻且致密，吸附雜質少，易于過濾和洗滌的晶形沉淀。
文檔編號C01F17/00GK101077790SQ200610080668
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月25日 優先權日2006年5月25日
發明者賈江濤, 張玻, 王嵩齡, 廖春生, 嚴純華 申請人:北京方正稀土科技研究所有限公司, 北京大學, 北大方正集團有限公司