[发明专利]一种用碱金属氯化物制备稀土硫氧化物的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用碱金属氯化物制备稀土硫氧化物的工艺方法，尤其涉及稀土硫氧化物的硫熔法制备与改性，以及窄颗粒分布稀土硫氧化物的制备与优化。

背景技术

稀土硫氧化物具有较高的化学稳定性和热稳定性，不溶于水，熔点高达2000～2200℃；禁带宽度为4.6～4.8eV，适合于掺杂离子；其最大声子能量为520cm^-1，适合于作为发光材料的基质材料，具有非常高的光吸收与传能效率。六角Ln₂O₂S晶体结构最大的特点是具有较宽敞的空间结构，允许一定量的阳离子和阴离子空位形成及一定量的间隙离子进入，而晶体结构基本保持不变。其中La₂O₂S、Y₂O₂S和Gd₂O₂S作为发光材料的基质材料，通过掺杂Eu³⁺、Tb³⁺、Ce³⁺等发光离子在紫外和真空紫外激发下具有良好的发光性能，而Sm₂O₂S作为光学吸收材料，对1.06μm和1.54μm激光具有良好的光吸收特性。因此，稀土硫氧化物作为光学材料得到了广泛的应用。稀土硫氧化物主要的制备方法是硫熔法，适用于工业大规模生产，晶体完整，发光性能优于其他方法制备的产品。但硫熔法的助熔剂用量和种类不固定，还没有一个明确的范围。目前硫熔法制备的稀土硫氧化物，产品的颗粒较大，需要球磨，使得发光性能大大降低，而且颗粒的尺寸分布有待进一步改善。因此优化硫熔法制备稀土硫氧化物的工艺过程，提高稀土硫氧化物的颗粒物性是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，通过碱金属氯化物AMCl辅助的硫熔法制备出化学式为RE₂O₂S的稀土硫氧化物。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案是：

一种用碱金属氯化物制备稀土硫氧化物的工艺方法，其特征在于，所述碱金属氯化物AMCl中AM为碱金属元素Li、Na或K中的一种；所述稀土硫氧化物化学式为RE₂O₂S中RE为稀土元素Y、La、Gd或Sm中的一种；所述的化学式为RE₂O₂S的稀土硫氧化物由硫熔法制备，其制备步骤如下：

①按化学计量比称取所需物料RE₂O₂S(其中RE为稀土元素Y、La、Gd或Sm中的一种)、Na₂CO₃、升华硫和碱金属氯化物AMCl(其中AM为碱金属元素Li、Na或K中的一种)，将称好的物料混合均匀；

②将混合均匀的物料装入内外均带盖的套坩埚中，在两坩埚的间隙填充耐高温粉末并压实；

③将装有混合料的坩埚梯度升温至1100～1250℃，烧结3h～5h，然后随炉降温至室温；

④烧结后的产物用热水洗涤并搅拌，抽滤；

⑤将洗涤后的产物放入恒温鼓风干燥箱中烘干，即可得到稀土硫氧化物。

所述步骤①中mol(Na₂CO₃)：mol(RE₂O₃)＝1.5～2，mol(升华硫)：mol(RE₂O₃)＝3.5～4.5，mol(AMCl)：mol(RE₂O₃)＝0.25～1。

所述步骤③中梯度升温制度是以升温速率2～3℃/min升温到300～400℃，并保温1h～2h，然后以升温速率3～5℃/min升温到1100～1250℃，并保温3h～5h。

本发明稀土硫氧化物是以RE₂O₃(其中RE为稀土元素Y、La、Gd或Sm中的一种)、Na₂CO₃、升华硫和碱金属氯化物AMCl(其中AM为碱金属元素Li、Na或K中的一种)为原料，采用硫熔法制备，制备合成方法简单，易操作。