[发明专利]无水溴化铈的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土材料深加工领域，具体地说，涉及一种无水溴化铈的制备方法。

背景技术

稀土元素铈的卤化物具有非常广泛的用途，包括:①熔盐电解制取金属铈、制备净化催化剂、多元配合物等；②作为闪烁晶体的掺杂离子：如Ce：LaCl₃、Ce：LaBr₃、Ce：LuI₃、Ce：YI₃、Ce：K₂LaBr₅等，这些晶体普遍具有高光效、快衰减、高能量分辨等特性，特别适合现代医学成像的发展需求，尤其是Ce：LaBr₃，它有着很高的发光产额(约60000p/MeV)、较快的发光衰减时间常数(约16ns)和高的能量分辨(约3％)；③作为闪烁晶体：CeBr₃闪烁晶体有着很高的发光产额(约45000p/MeV)、高的能量分辨(约4％)，相比Ce：LaBr₃，虽然其性能指标略差，但是其本征的噪音更低，用途也十分广泛。

已报道的溴化铈制备方法主要包括两类：(1)通过金属铈与溴化氢或溴蒸汽反应来制备溴化铈。该方法的优点是反应过程没有水、氧的参与，最大程度避免了CeOBr和CeO₂的生成，缺点是铈非常活泼危险系数高、溴的毒性大、难以实现规模化生产。(2)以碳酸铈为铈源，与HBr水溶液反应生成CeBr₃·7H₂O，然后在溴化氢气流或溴化铵保护下脱水。该方法的优点是反应简单，易扩大，易实现规模化生产，缺点是含水量高，脱水温度高(>220℃)，局部温度控制不好极易生成CeOBr和CeO₂，难以保证产品的纯度和均一度。

2Ce6HBr→2CeBr₃+3H₂

(1)

2Ce+3Br₂→2CeBr₃

发明内容

本发明的目的是提供一种以醋酸铈水合物为铈源制备无水溴化铈的方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的新型无水溴化铈的制备方法，其是以醋酸铈水合物为铈源，在HBr气体或NH₄Br保护下脱水溴化制备溴化铈粉体(水含量低于100ppm)，所得溴化铈粉体在保护气氛或真空条件下熔融后冷却即得水含量低于100ppm的无水溴化铈。

本发明选用醋酸铈水合物作为铈源，尤其优选Ce(CH₃COO)₃·1.5H₂O。其他醋酸铈水合物如Ce(CH₃COO)₃·2H₂O、Ce(CH₃COO)₃·3H₂O等，可以在低温(<80℃)预脱水为Ce(CH₃COO)₃·1.5H₂O。

具体的技术方案如下：

线路1：HBr保护下脱水溴化制备无水溴化铈

将0.1-200kg(优选1-5kg)Ce(CH₃COO)₃·1.5H₂O在HBr气流，或者在含有1％-10％HBr的高纯氩气或高纯氮气气流下(控制气流流速为1-10L/min)，120-150℃保持6-12h脱去结晶水，然后逐步升温至730-750℃并保持1h，最后冷却至室温即得无水溴化铈(物块状)，其中，1％-10％为体积百分比。

优选地，以5℃/min从120-150℃升温至730-750℃。

线路2：NH₄Br保护下脱水溴化制备无水溴化铈

将0.1-200kg(优选1-2kg)Ce(CH₃COO)₃·1.5H₂O与6-12摩尔当量的NH₄Br均匀混合，在真空条件(0.1Pa-100Pa)下，120-150℃保持6-12h脱去结晶水，然后逐步升温至350-400℃并保持3h，然后逐步升温至730-750℃并保持1h，最后冷却至室温即得无水溴化铈(物块状)。