均勻沉淀法制備二氧化鈰超細粉體及其動力學研究.pdf

1、我國是稀土資源大國，稀土元素配分齊全。稀土元素具有獨特的4f電子結(jié)構(gòu)被譽為新材料的寶庫，在工業(yè)上得到了廣泛應用。二氧化鈰被超細化后會表現(xiàn)出許多獨特性質(zhì)，但目前二氧化鈰超細粉體的制備技術(shù)尚不成熟，因此對二氧化鈰制備的新方法進行研究是十分必要的。 本文通過超重力法和微波輔助法來優(yōu)化二氧化鈰的制備工藝，同時對微波加熱下鈰離子的沉淀動力學以及前軀體的熱分解動力學進行了研究。主要內(nèi)容包括： （1）在超重力場反應器中以硝酸鈰為鈰源，

2、尿素為均勻沉淀劑，少量表面活性劑做分散劑，通過超重力法制備了二氧化鈰前驅(qū)體，再經(jīng)焙燒得到二氧化鈰超細粉體。結(jié)合正交實驗和單因素實驗考查了pH值、聚乙二醇分子量、干燥方式、硝酸鈰濃度、尿素濃度、反應溫度、反應時間、聚乙二醇濃度、旋轉(zhuǎn)填充床轉(zhuǎn)速、焙燒溫度、焙燒時間、旋轉(zhuǎn)填充床填料等因素對二氧化鈰粒徑的影響。采用WJL激光粒度儀、FT-IR、TG、XRD、SEM等對合成的二氧化鈰及其前驅(qū)體進行表征。結(jié)果表明：在近中性條件下，硝酸鈰濃度為0．1

3、5 mol/L，尿素濃度為0．75 mol/L，表面活性劑PEG4000濃度為3g/L，RPB轉(zhuǎn)速為1000 r/min，反應溫度為90℃時反應2h，合成的前驅(qū)體為水合碳酸氧鈰，經(jīng)離心、水洗、醇洗、真空干燥后于600℃焙燒1h，得到立方晶系的準球形二氧化鈰超細粉體。用鮑爾環(huán)做RPB填料時效果要好于拉西環(huán)和玻璃珠。 （2）用相同的原料在微波催化合成/萃取儀中通過單因素實驗初步研究了微波加熱制備二氧化鈰超細粉體的優(yōu)化工藝條件，并用W

4、JL激光粒度儀、FT-IR、TG、XRD、SEM等對合成的二氧化鈰及其前驅(qū)體進行表征。結(jié)果表明：在硝酸鈰濃度為0．1 mol/L，尿素濃度為0．75 mol/L，表面活性劑PEG4000濃度為4g/L，反應溫度為85℃時反應1h，合成的前驅(qū)體為水合碳酸氧鈰，經(jīng)離心、水洗、醇洗、真空干燥后于600℃焙燒2h，得到長度為1．5μm，長徑比在1：5左右的立方晶系片狀二氧化鈰超細粉體。 （3）微波加熱下鈰離子的沉淀動力學研究，研究結(jié)果表

5、明：在沉淀反應進行0．5 h后沉淀過程能較好的符合動力學方程。在微波加熱的條件下鈰離子沉淀動力學的反應級數(shù)n為3．59，反應的表觀活化能Ea為139．683 kJ/mol。 （4）根據(jù)Freeman-Carroll提出的反應和動力學方程對不同方法制備前驅(qū)體的熱分解動力學進行了研究，在假定反應機理函數(shù)的情況下，求得由超重力法制備的前驅(qū)體分解的表觀活化能為165．535 kJ/mol，而由微波輔助法制備的前驅(qū)體分解的表觀活化能為22