CN119370879B 一种花球状氧化铈的制备方法 （赣州湛海新材料科技有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(56)对比文件审查员林曹鑫有限公司11385C01F17/235(2020.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(57)摘要制备方法包括：将可溶性铈盐溶液和双氧水混合，进行氧化沉淀反应，固液分离得到固体产物；化沉淀反应的温度为30~90℃,所述干燥的温度为30~90℃。所述制备方法操作简单，工艺流程简的煅烧工序，绿色节能，有利于工业化生产；采用本发明所述制备方法制备得到的氧化铈粉体具21.一种花球状氧化铈的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：将可溶性铈盐溶液和双氧水混合，进行氧化沉淀反应，固液分离得到固体产物；将所述固体产物洗涤后干燥，得到所述花球状氧化铈；所述可溶性铈盐溶液的pH值为2.5~3.5,所述氧化沉淀反应的温度为30~90℃,所述干燥的温度为30~90℃;所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐和双氧水中过氧化氢的摩尔比为1:(2~5);所述氧化沉淀反应在搅拌的条件下进行。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐包括氯化铈和/或硝酸铈。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐的浓度为0.5~2.5mol/L。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双氧水的质量浓度为10~50%。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为50~300rpm。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化沉淀反应的时间为0.5~3h。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为2~6h。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述花球状氧化铈为层状氧化铈团聚形成的花球状结构。3技术领域[0001]本发明涉及氧化铈的制备技术领域，尤其涉及一种花球状氧化铈的制备方法。背景技术[0002]氧化铈是一种廉价、用途极广的轻稀土氧化物，已被用于发光材料、抛光剂、紫外吸收剂、汽车尾气净化催化剂、玻璃的化学脱色剂、耐辐射玻璃和电子陶瓷等。氧化铈的微观形貌决定了其物化性质，从而直接影响其用途，如超细氧化铈的加入不但可以降低陶瓷的烧结温度还可以增加陶瓷的密度，大比表面积的超细氧化铈可以用作催化剂，超细球形氧化铈抛光粉可用于超精密度光学电子元器件的高速抛光。[0003]随着科技发展，市场对高纯超细氧化钇粉体的需求也在迅速增大，对其形貌特殊要求也在不断变化，但目前最受市场欢迎的仍是球形氧化铈。目前超细球形氧化铈粉的制备方法主要为均相沉淀法、溶胶凝胶法、高温水解法和微乳液法等，这些方法需要加入较多的反应助剂，如分散剂或表面活性剂等，导致成本较高，且前驱体后处理工艺流程较长，难以用于工业上大批量经济高效生产。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种花球状氧化铈的制备方法，所述制备方法[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0006]本发明提供了一种花球状氧化铈的制备方法，包括以下步骤：[0009]所述可溶性铈盐溶液的pH值为2~4,所述氧化沉淀反应的温度为30~90℃,所述干燥的温度为30~90℃。[0010]优选的，所述可溶性铈盐溶液的pH值为2.5~3.5。[0011]优选的，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐包括氯化铈和/或硝酸铈。[0012]优选的，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐的浓度为0.5~2.5mol/L。[0013]优选的，所述双氧水的质量浓度为10~50%。[0014]优选的，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐和双氧水中过氧化氢的摩尔比为1:(2[0015]优选的，所述氧化沉淀反应在搅拌的条件下进行；[0016]所述搅拌的转速为50~300rpm。[0017]优选的，所述氧化沉淀反应的时间为0.5~3h。[0019]优选的，所述花球状氧化铈为层状氧化铈团聚形成的花球状结构。[0020]本发明提供了一种花球状氧化铈的制备方法，包括以下步骤：将可溶性铈盐溶液4和双氧水混合，进行氧化沉淀反应，固液分离得到固体产物；将所述固体产物洗涤后干燥，得到所述花球状氧化铈；所述可溶性铈盐溶液的pH值为2~4,所述氧化沉淀反应的温度为30~90℃,所述干燥的温度为30~90℃。本发明所述制备方法可以使三价铈被双氧水氧化成四价铈，而四价铈在酸性条件下(pH约为2左右时)便以沉淀物析出，氢氧高铈不稳定易分解成二氧化铈和水。双氧水在pH为2.5~4.5铈最为稳定，温度大于90℃时剧烈分解，分解率可达90%以上。控制物质的量比例，温度，pH,使高铈缓慢析出沉淀，缓慢搅拌形成球状，过滤母液水，洗去多余的氢离子和阴离子，干燥便可得到层状氧化铈团聚形成的花球状结构的二氧化铈。[0021]与现有技术相比，本发明所述制备方法具有以下有益效果：[0022]1)本发明所述制备方法操作简单，工艺流程简短，省去了传统氧化铈粉体制备过程中能耗较大的煅烧工序，绿色节能，有利于工业化生产；[0023]2)采用本发明所述制备方法制备得到的氧化铈粉体具有特殊的微观形貌，其为表面疏松多孔的花球状颗粒；[0024]3)本发明所述制备方法为制备特殊微观形貌的氧化铈粉体提供了新途径。附图说明[0025]图1为实施例1制备得到的花球状氧化铈粉末的XRD图；[0026]图2为实施例1所述花球状氧化铈粉末的SEM图；[0027]图3为实施例2所述花球状氧化铈粉末的SEM图；[0028]图4为对比例1所述产物粉体的SEM图；[0029]图5为对比例4所述产物粉体的SEM图。具体实施方式[0030]本发明提供了一种花球状氧化铈的制备方法，包括以下步骤：[0031]将可溶性铈盐溶液和双氧水混合，进行氧化沉淀反应，固液分离得到固体产物；[0032]将所述固体产物洗涤后干燥，得到所述花球状氧化铈；[0033]所述可溶性铈盐溶液的pH值为2~4,所述氧化沉淀反应的温度为30~90℃,所述干燥的温度为30~90℃。[0034]在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。[0035]在本发明中，所述可溶性铈盐溶液的pH优选为2.5~3.5.在本发明的实施例中，所述可溶性铈盐溶液的pH可以为2、2.5、3、3.5或4。[0036]在本发明中，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐的浓度优选为0.5~2.5mol/L,更优选为1.0~2.0mol/L。在本发明的实施例中，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐的浓度可以为2.5mol/L、1.2mol/L或0.5mol/L。[0037]在本发明中，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐优选包括氯化铈和/或硝酸铈，当所述可溶性铈盐为氯化铈和硝酸铈时，本发明对所述氯化铈和硝酸铈的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可。在本发明的实施例中，所述可溶性铈盐可以为氯化铈或硝酸铈。[0038]在本发明中，所述双氧水的质量浓度优选为10%~50%,更优选为30%。5[0039]在本发明中，所述可溶性铈盐溶液中可溶性铈盐和双氧水中过氧化氢的摩尔比优选为1:(2~5),更优选为1:(3~4)。在本发明的实施例中，所述可溶性铈盐和过氧化氢的摩尔[0040]本发明对所述混合的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。[0041]在本发明中，所述氧化沉淀反应优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为50~300rpm,更优选为100~200rpm。在本发明的实施例中，所述搅拌的转速可以为300rpm、150rpm或50rpm。[0042]在本发明中，所述氧化沉淀反应的温度为30~90℃,优选为40~80℃,更优选为50~70℃;时间优选为0.5~3h,更优选为1~2h。在本发明的实施例中，所述氧化沉淀反应的温度可以为30℃、80℃或90℃;所述氧化沉淀反应的时间可以为0.5h、1h或3h。[0043]在本发明中，所述氧化沉淀反应的反应式为：2Ce³+H₂O₂+6H₂O→2Ce(OH)₄↓+6H;Ce[0044]所述氧化沉淀反应完成后，本发明还优选包括依次进行的过滤、洗涤和干燥；本发明对所述过滤和洗涤的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述干燥的温度为30~90℃,优选为40~80℃,更优选为50~70℃;时间优选[0045]在本发明中，所述花球状氧化铈优选为层状氧化铈团聚形成的花球状结构。[0046]下面将结合本发明中的实施例，对本发明中然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0047]实施例1[0048]将3L浓度为2.5mol/L,pH=2的氯化铈溶液和1.6L质量浓度为30%的双氧水加入反应器(氯化铈和过氧化氢的摩尔比为1:2)中混合，在300rpm的搅拌条件下，30℃反应3h,将得到的沉淀物进行过滤、洗涤后，30℃干燥6h,得到花球状氧化铈粉末；[0049]图1为所述花球状氧化铈粉末的XRD图，由图1可知，所述花球状氧化铈粉末的出峰产物为氧化铈；[0050]图2为所述花球状氧化铈粉末的SEM图，由图2可知，所述花球状氧化铈粉末为表面疏松多孔的层状氧化铈团聚形成的花球状结构。[0052]将1.2L浓度为1mol/L,pH=2.5的氯化铈溶液和0.5L质量浓度为30%的双氧水加入反应器中(氯化铈和过氧化氢的摩尔比为1:4)混合，在150rpm的搅拌条件下，80℃反应1h,将得到的沉淀物进行过滤、洗涤后，80℃干燥4h,得到花球状氧化铈粉末；[0053]图3为所述花球状氧化铈粉末的SEM图，由图3可知，所述花球状氧化铈粉末为表面疏松多孔的层状氧化铈团聚形成的花球状结构。[0055]将1L浓度为0.5mol/L,pH=4的硝酸铈溶液和0.25L质量浓度为30%的双氧水加入反6应器中(氯化铈和过氧化氢的摩尔比为1:5)混合，在50rpm的搅拌条件下，90℃反应0.5h,将得到的沉淀物进行过滤、洗涤后，90℃干燥2h,得到花球状氧化铈粉末(所述花球状氧化铈粉末为表面疏松多孔的片层球形颗粒)。[0057]参考实施例1,区别在于，反应时未搅拌，过滤后未进行洗涤，然后干燥的条件为[0058]将所述产物粉体进行SEM测试，测试结果如图4所示，由图4可知，所述产物粉体为无定型的颗粒团聚物。[0059]对比例2[0060]参考实施例1,区别在于，氯化铈溶液的pH为0.2,双氧水的加入量为0.5L,双氧水中过氧化氢的物质的量是氯化铈物质的量的0.8倍。在该条件下没有沉淀物的生成，主要原因在于反应体系酸度过大，双氧水主要和氢离子反应，不参与氧化三价铈。[0061]对比例3[0062]参考实施例1,区别在于，进行氧化沉淀反应时的反应温度为20℃,时间为20min。在该条件下没有沉淀物的生成。[0063]对比例4[0064]参考实施例2,区别在于，氯化铈溶液的pH为6.5,得到产物粉体。[0065]将所述产物粉体进行SEM测试，测试结果如图5所示，由图5可知，所述产物粉体为无定型的颗粒团聚物。[0066]对比例5[0067]参考实施例2,区别在于，反应温度为100℃,反应时产生大量气泡，没有明显沉淀物。[0068]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本