納米氧化釹的均勻沉淀法合成研究.pdf

1、本文采用均勻沉淀法制備納米Nd<,2>O<,3>粉體材料，研究了制備工藝條件、沉淀反應(yīng)和前驅(qū)體沉淀物熱分解反應(yīng)兩個(gè)階段的動(dòng)力學(xué)；并對(duì)其他鑭系元素(除钷外)以及元素釔的氧化物進(jìn)行了制備。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 將粗Nd<,2>O<,3>溶解于濃硝酸得到的Nd(NO<,3>)<,3>為原料，尿素為沉淀劑，采用均勻沉淀法制備納米Nd<,2>O<,3>，考察了Nd<'3+>的濃度、尿素的濃度、反應(yīng)溫度和時(shí)間、干燥溫度和時(shí)間、煅燒溫度和

2、時(shí)間對(duì)產(chǎn)物粒徑的影響。結(jié)果表明，在初步的工藝條件下，可以得到分散均勻的六方晶型納米Nd<,2>O<,3>顆粒。 以產(chǎn)物的粒徑為考察指標(biāo)，選擇Nd<'3+>的濃度、尿素的濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間四個(gè)因素，以均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行四因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的粒徑影響最大，其次分別為：反應(yīng)時(shí)間、釹離子濃度和尿素濃度。并確定均勻沉淀法制備納米Nd<,2>O<,3>的最佳反應(yīng)條件為：釹離子濃度為0.24mol/L；尿素濃度為2.27

3、mol/L；反應(yīng)溫度為97.3℃；反應(yīng)時(shí)間為3.41h；前驅(qū)體沉淀物干燥溫度為105℃；干燥時(shí)間為3小時(shí)；煅燒溫度為800℃；煅燒時(shí)間為3小時(shí)。在此條件下，計(jì)算機(jī)程序預(yù)報(bào)值為26.51nm，實(shí)驗(yàn)制備得的納米Nd<,2>O<,3>的平均粒徑為30nm。 根據(jù)均勻設(shè)計(jì)得到的優(yōu)化條件對(duì)鑭系整體元素(除钷外)以及元素釔的氧化物進(jìn)行了均勻沉淀法制備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，除鈰、鐠、鋱外，其他元素制備得到的均為+3價(jià)氧化物Re<,2>O<,3>，其

4、粒徑基本隨著相應(yīng)的鑭系元素原子序數(shù)的遞增而遞減，此現(xiàn)象與鑭系收縮理論是吻合的。 研究了離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉和非離子活性劑吐溫80、聚乙二醇6000、聚乙烯醇124作分散劑對(duì)產(chǎn)物粒徑的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于表面活性劑固有的特性使得顆粒表面的表面張力與毛細(xì)管力減弱，起到了抑制團(tuán)聚的效果。由于反應(yīng)體系中前驅(qū)體沉淀物表面帶有負(fù)電荷，使得陰離子表面活性劑的分散效果不如陽(yáng)離子表面活性劑；采用非離子表面活性劑為

5、高分子聚合物，吸附在顆粒表面后產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，因此得到了較好的分散效果。當(dāng)聚乙二醇6000用量在4mg/mL時(shí)得到平均粒徑為20nm，分散性好、界線分明的球形納米Nd<,2>O<,3>顆粒。研究了均勻沉淀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。經(jīng)穩(wěn)定態(tài)假設(shè)處理后，求出反應(yīng)過(guò)程中釹離子的反應(yīng)級(jí)數(shù)為1.62，沉淀反應(yīng)活化能Ea=83.25kJ/mol。 采用熱重和差熱分析法對(duì)前驅(qū)體沉淀物的熱分解過(guò)程進(jìn)行了研究。得到熱分解反應(yīng)第一階段的反應(yīng)機(jī)理為F(a)<,1