納米粉體的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉿酸釓納米粉體的制備方法，特別涉及一種濕化學共沉淀合成 Gd2Hf2O7納米粉體的方法。
【背景技術】
[0002] Gd2Hf2O7是一種新型的稀土復合氧化物，在電、磁、發光耐高溫和催化等方面具有 獨特而優異的性能，在各個方面的應用領域擁有廣闊的前景。
[0003] 近年來，隨著稀土復合氧化物的合成與應用，已經在工業和生活中得到了廣泛的 應該用，如Gd2Ti207、Gd2Zr 207、La2Hf2O7等在光學、熱障涂層、催化劑等方面得到了廣泛的發 展與應用前景。根據晶體結構分析，鉿酸釓稀土復合氧化物擁有上述材料的各方面性質， 但是尚未有合成出Gd2Hf2O7納米粉體的相關報道。本研宄的合成采用濕化學共沉淀法合成 Gd2Hf2O7納米粉體，工藝簡單，可大批量生產純度高，顆粒均勻的產物，易于實現產業化的合 成方法。Gd2Hf2O7作為一種新型的材料，不僅擁有其同類材料的各種性能，而且還有許多尚 未發現的特種優異性質，因此，制備Gd2Hf2O7納米粉體具有重要的現實意義和應用價值，必 將成為綜合性能更加優異的新一代復合氧化物材料。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種共沉淀法合成Gd2Hf2O 7納米粉體的方法，該方法制備 的Gd2Hf2O7納米粉體具有形貌近似球形、顆粒尺寸細小、晶粒分布均勻無團聚等優點。而且 工藝相對簡單，利于控制粒徑，適合工業化生產，是很有應用價值的納米復合新型材料。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的： 一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，該方法包括如下制備過程：將Gd 203、 HfOCl2. SH2O原料按精確化學配比稱取后，溶解于圓03中配制成稀土混合溶液，其中氨水 (NH3 · H2O)作為沉淀劑，控制前驅沉淀物pH值在9~12之間，得到白色絮狀沉淀物，滴定 結束后繼續攪拌1~4h，使反應完全，經清洗、過濾之后，至于真空干燥箱60~80°C中干燥 24h，在聚胺脂罐中用濕法球磨12~24h，再放入馬弗爐中高溫煅燒1~4h后，獲得Gd2Hf2O 7納米粉體。 所述的一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，所述的氨水為沉淀劑用反向滴定 共沉淀法，將配置好的母鹽溶液滴入沉淀劑中，控制滴定速率在2mL/min，體系溫度0°C。
[0006] 所述的一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，所述的制備過程還包括初始 母鹽溶液的配制、氫氧化物沉淀的形成、干燥以及煅燒的過程。
[0007] 所述的一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，所述的兩種初始母鹽溶液濃 度范圍在0. 05mol/L~0. 5mol/L之內。
[0008] 所述的一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，所述的氫氧化物形成過程中， 溶液的pH值控制在9~12之間；干燥溫度控制在60~80°C;前驅沉淀物煅燒溫度和保溫 時間范圍控制在700~1100°C和1~4h。
[0009] 依據最佳制備參數，用TG-DTA差熱失重分析方法對前軀體在不同升溫速率5、10、 15、20°C /min 下，通過 Doyle- Ozawa 法公式：lg0 JO. 4567EARI\)= Ig^ 2+0· 4567EART2) =Ig^ 3......lg!3 n=常數，Kissinger 法的公式：d[ln ( β/T2m)]/d (jT1m)=-EZR 計算出納米 粉體的最佳表觀活化能為39. 18 KJ ?πιοΓ1;通過Scherrer公式d(lnD)/d(l/T)=-E/R計算 出納米粉體的晶粒生長活化能為22. 61 KJ · moΓ1。
[0010] 本發明的優點與效果是： 本發明所采用的原料價格低廉，工藝操作簡便，制備周期短，原料損失少，適合工業化 批量生產。先驅沉淀物經低溫煅燒獲得Gd2Hf2O7納米粉體，且無雜相、結晶度完整。在制備 過程中通過調節初始母鹽溶液的濃度、滴定速率、pH值、體系溫度、煅燒溫度、保溫時間、沉 淀劑參數達到控制粉體晶型、形貌以及粒徑尺寸。
【附圖說明】
[0011] 圖1為Gd2Hf2O7納米粉體的XRD圖譜； 圖2為初始母鹽溶液濃度為0· 05 mol/L，1100°C煅燒2h后得到的Gd2Hf2O7納米粉體的 SEM形貌； 圖3為初始母鹽溶液濃度為0· 10 mol/L，1100°C煅燒2h后得到的Gd2Hf2O7納米粉體的 SEM形貌。
[0012] 圖4為初始母鹽溶液濃度為0· 15 mol/L，1100°C煅燒2h后得到的Gd2Hf2O7納米粉 體的SEM形貌； 圖5為不同升溫速率5、10、15、20°〇111下，加熱到1100°〇得到的0了4圖； 圖6為不同升溫速率5、10、15、20°C /min下，加熱到1100°C得到的TG圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
[0014] 本發明材料的選用： Gd2O3純度99. 99%、HfOCl 2 · 8H20純度99. 9%，化學試劑HNO3、無水乙醇、氨水都是分 析純試劑，去離子水為二次蒸餾水。
[0015] 實施例1 : 將Gd2O3、HfOCl2. 8H20原料按精確化學配比稱取，分別溶解于HNO3中配制成初始母鹽溶 液濃度為〇· 05 mol/L的稀土混合溶液，同時配制ρΗ=11· 0,濃度為0· 5 mol/L的氨水溶液作 為沉淀劑，采用反向滴定，通過蠕動泵將沉淀劑滴入母鹽溶液中，同時用磁力器連續攪拌前 驅體沉淀物1~4h，使反應完全，達到分散均勻，控制滴定速率為2mL/min，體系溫度0°C，體 系最終pH值為9~12,最終得到白色絮狀沉淀物，經時效24 h的前驅體沉淀物用去離子水 清洗3次，去除雜質離子，再用無水乙醇清洗2次，經過濾后在真空干燥箱60°C干燥24h，用 濕法球磨12h，再放入馬弗爐中1100°C溫度下煅燒a后，制備出Gd2Hf2O7納米粉體，結晶度 好，分散性較好，形貌近球形。當其他條件不變，初始母鹽溶液濃度為〇. 05 mol/L時，粉體 形貌最佳(見圖2所示)。
[0016] 實施例2: 配制成初始母鹽溶液濃度為〇. 10 mol/L的稀土混合溶液，其它條件如實施例1，如圖3 所示，團聚較嚴重。
[0017] 實施例3 : 配制成初始母鹽溶液濃度為〇. 15 mol/L的稀土混合溶液，其它條件如實施例1，如圖4 所示，團聚明顯嚴重。
[0018] 如表（1) ; (2) ; (3)所示通過TG-DTA差熱失重分析計算得到的Gd2Hf2O7納米粉體 表觀活化能。
[0019] 表1前驅體各反應階段不同轉化率α對應的活化能E及相關系數r
表2前驅體在不同升溫速率下的峰值溫度Tm、活化能E及相關系數r
表3 Doyle-Ozawa法和Kissinger法計算合成樣品的各反應階段表觀活化
【主權項】
1. 一種共沉淀法合成Gd 2Hf207納米粉體的方法，其特征在于，該方法包括如下制備過 程：將Gd 203、Hf0Cl2. 8H20原料按精確化學配比稱取后，溶解于HNO3中配制成稀土混合溶液， 其中氨水（NH 3 ? H2O)作為沉淀劑，控制前驅沉淀物pH值在9~12之間，得到白色絮狀沉 淀物，滴定結束后繼續攪拌1~4h，使反應完全，經清洗、過濾之后，至于真空干燥箱60~ 80°C中干燥24h，在聚胺脂罐中用濕法球磨12~24h，再放入馬弗爐中高溫煅燒1~4h后， 獲得Gd 2Hf2O7納米粉體。2. 根據權利要求1所述的一種共沉淀法合成Gd 2Hf207納米粉體的方法，其特征在于，所 述的氨水為沉淀劑用反向滴定共沉淀法，將配置好的母鹽溶液滴入沉淀劑中，控制滴定速 率在2mL/min，體系溫度0°C。3. 根據權利要求1所述的一種共沉淀法合成Gd 2Hf207納米粉體的方法，其特征在于，所 述的制備過程還包括初始母鹽溶液的配制、氫氧化物沉淀的形成、干燥以及煅燒的過程。4. 根據權利要求1所述的一種共沉淀法合成Gd 2Hf207納米粉體的方法，其特征在于，所 述的兩種初始母鹽溶液濃度范圍在0. 05mol/L~0. 5mol/L之內。5. 根據權利要求1所述的一種共沉淀法合成Gd 2Hf207納米粉體的方法，其特征在于，所 述的氫氧化物形成過程中，溶液的pH值控制在9~12之間；干燥溫度控制在60~80°C ; 前驅沉淀物煅燒溫度和保溫時間范圍控制在700~1100°C和1~4h。
【專利摘要】一種共沉淀法合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法，涉及一種濕化學共沉淀合成Gd2Hf2O7納米粉體的方法。將Gd2O3、HfOCl2.8H2O原料按化學配比精確稱取后，分別溶解于HNO3中配制成稀土混合溶液，其中氨水作為沉淀劑，控制前驅沉淀物pH值，經蠕動得到白色絮狀沉淀物，使反應完全，經清洗、過濾，用濕法球磨，再高溫煅燒，獲得Gd2Hf2O7納米粉體。其表觀活化能為39.18KJ·mol-1-；納米粉體的晶粒生長活化能為22.61KJ·mol-1。該方法制備的Gd2Hf2O7納米粉體具有形貌近似球形、顆粒尺寸細小、晶粒分布均勻無團聚等優點，而且工藝簡單，物相粒徑控制容易，非常適合工業化生產，是一種應用前景廣泛的納米粉體材料。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G27/00
【公開號】CN104986799
【申請號】CN201510356317
【發明人】馬偉民, 李軍, 魏明煒, 葛麗芳
【申請人】沈陽化工大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日