稀土化合物的制备

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1、稀土化合物的制备晶型稀土碳酸盐的制备向稀土溶液中加入可溶性碳酸盐（铵、钠、钾等），就可得到组成为RE2(CO3)3·nH2O的稀土碳酸盐水合物沉淀。但沉淀往往是无定形的，其溶解度较草酸稀土和氢氧化稀土均小。由于碳酸稀土的溶解度小，析出的沉淀常为无定型，使固液分离比较困难，且对杂质的分离选择性也较差，因此限制了碳铵沉淀剂的使用。所以必须研究晶形碳酸稀土的沉淀方法，才能使碳铵沉淀方法得到广泛的应用。碳铵沉淀制备晶形碳酸稀土的方法。在稀土溶液中加入碳铵后发生如下反应[4]：2RE3++3HCO3–→RE2(CO3)3+3H+H++HCO3–→CO2↑+H2O上述两个反应方程式合并后总

2、反应为2RE3++6HCO3–→RE2(CO3)3+3CO2↑+3H2O由于Ksp值(即S值)的大小与沉淀颗粒的大小有关，对于颗粒细小的无定形沉淀对应一个稍大的Ksp值，平衡时溶液中RE3+与CO32-的离子积稍大于结晶状碳酸稀土的Ksp值，此时具备形成晶状碳酸稀土的热力学条件。工业上沉淀碳酸稀土的工艺条件一般是：稀土溶液的浓度为40~100g/L，pH为2~3，沉淀温度为40~60℃，加入约10%的晶种，然后在搅拌下缓慢加入碳铵，其用量是稀土氧化物的1.5~1.6倍，至溶液的pH值为6~7，沉淀完全后，40~60℃陈化2~5小时，然后离心甩干、洗涤，可以得到ΣREO≥45%的

3、碳酸稀土晶体，得到的碳酸稀土晶体是水合稀土碳酸盐。沉淀过程中加入少量的消泡剂，可以加速碳酸稀土的结晶，利于晶体的生长，使碳酸稀土晶体排列变得有序，形状规则，颗粒粗大，包裹的杂质较少，易于过滤和洗涤，可以由氯化稀土溶液直接生产氯根含量为50~100ppm的低氯根碳酸稀土。稀土氧化物及超细粉体的制备随着科学技术的发展，作为新材料的原始材料的稀土氧化物得到了越来越广泛的应用，而且稀土氧化物的制备向着具有特殊物理化学型状的方向发展，如要求制备不同粒径、不同比表面积的稀土氧化物和稀土复合物粉体等。稀土金属在空气中氧化或在空气中灼烧稀土的氢氧化物以及含挥发性酸根的稀土盐类（如：草酸盐、碳酸

4、盐、硝酸盐、硫酸盐等）就可得到稀土氧化物。一般形成倍半氧化物（RE2O3），而铈形成CeO2，镨形成Pr6O11(Pr2O3·4PrO2)，铽形成Tb4O7(Tb2O3·2TbO2)。工业上一般用在空气中灼烧稀土碳酸盐和稀土草酸盐的方法制备稀土氧化物，化学反应方程式如下：2RE3++6HCO3–→RE2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2ORE2(CO3)3→RE2O3+3CO2↑2RE3++3H2C2O4→RE2(C2O4)3↓+6H+RE2(C2O4)3+3/2O2→RE2O3+6CO2↑工业生产中沉淀草酸稀土的条件如下：将含REO为20~100g/L的稀土溶液，调节酸度为p

5、H=2~3左右，然后加热到80~90℃、在搅拌条件下加入固体草酸进行沉淀。草酸的用量是稀土氧化物重量的1.2~1.4倍，沉淀30min后，过滤、洗涤得到草酸稀土。沉淀条件的改变对草酸稀土的物理性能有很大的影响，如料液酸度低、沉淀温度低，沉淀出的稀土草酸盐粒度细、不致密、过滤慢。反之，沉淀酸度高、温度高，沉淀出的稀土草酸稀土粒度粗而致密。如果将草酸稀土长时间(20~30h)地在母液中加热，则草酸稀土的粒度变粗，形成致密而均匀的颗粒。制得的水合草酸稀土的结晶水通常为10个，条件不同也有6、7、9和11个结晶水。含水草酸盐在40~60℃开始脱水，300℃左右结晶水完全脱出，360℃草

6、酸稀土开始分解，到800℃时形成氧化物。为了保证分解完全，生产上分解温度常控制定800~900℃，灼烧2h。一、超细稀土氧化物的制备超细稀土化合物有着更为广泛的用途，如，超导材料、功能陶瓷材料、催化剂、传感材料、抛光材料、发光材料、精密电镀以及高熔点高强度合金等都需要稀土超细粉体，稀土超细化合物的制备已成为近年来的研究热点。稀土超细粉体的制备方法按物质的聚集状态分为固相法、液相法和气相法。固相法处理量大，但其能量利用率低，在粉体制备过程中易引入杂质，制备出的粉体粒度分布宽，形态难控制，且同步进行表面处理比较困难；气相法制备粉体纯度高、粒度小、单分散性好，然而设备复杂、能耗大、成

7、本高，这些都严重制约了它们的应用发展；相比之下，液相法具有合成温度低、设备简单、易操作、成本低等优点，是目前实验室和工厂广泛采用的制备稀土化合物超细粉体的方法。液相法主要有溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、微乳液法、醇盐水解法和模板法等，其中最适合工业化生产的首选沉淀法。沉淀法是把沉淀剂加入到金属盐溶液中进行沉淀，然后经过过滤、洗涤、干燥、热分解得到粉体材料，操作比较简单，是一种最经济的制备稀土化合物超细物粉体的方法。沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法等。直接沉淀法是将沉淀剂加入到金属的