[发明专利]纳微稀土材料的清洁制备方法

说明书

本发明公开了一种纳/微稀土材料的清洁制备方法，所述制备方法包括：(ⅰ)稀土盐溶液制备；(ⅱ)碳酸钙与稀土盐悬浊液制备；(ⅲ)水热反应制备碳酸稀土；(ⅳ)碳酸稀土的分离干燥；(ⅴ)稀土氧化物的制备；(ⅵ)碳酸钙回收再利用。本发明提供了一种纳/微稀土材料的清洁制备方法，采用碳酸钙作为反应媒介，以二氧化碳作为间接沉淀剂，实现了纳/微尺度碳酸稀土和氧化稀土材料的清洁生产，相比目前工业生产采用的以氨或碱作为沉淀剂方法相比，降低了生产成本，分级及三废处理费用，制备方法具有清洁环保，操作简单，通用性高、形貌和粒径大小精确可控等优点。

技术领域

本发明属于稀土材料的制备方法领域，具体涉及一种纳/微稀土材料的清洁制备方法。

背景技术

稀土是包含镧、铈、钕和镨等17种化学元素的总称，稀土元素因其独特的电子结构和优良的理化性质，不仅在传统领域如冶金、石油化工、玻璃陶瓷、农业等方面有着广泛应用，还在新材料领域如磁性材料、发光材料、储氢材料、催化材料、抛光材料等方面都有出色的表现。稀土元素在诸多领域发挥着重要的作用，也是支撑战略性新兴产业不可或缺的重要资源。因此如何实现稀土资源的充分合理利用，提高稀土产品的科技含量、实现稀土产品的高端化、高值化，提高稀土产品的市场竞争力，是我国稀土行业及相关企业走出困境，实现稀土产业可持续发展的方向。

稀土产品在高端领域或战略性新兴产业应用时，不仅对其纯度、杂质含量有严格要求，还对其粒径、粒径分布、晶体结构和形貌有严格要求。目前，我国六大稀土集团及下属企业大都采用传统的共沉淀法来制备稀土产品，即稀土盐溶液与碱性沉淀剂(氢氧化钠、碳酸氢铵、氨水等)在反应釜中反应得到。上述方法存在诸多不足之处，如环保压力大、生产过程产生大量碱性废水和刺激性气体、需要特殊的耐酸碱生产设备、产品纯度低、产品粒径大小和形貌难以控制等，极大的影响了所得稀土产品的品质和应用领域。

在过去的几十年里，科研工作者采用多种方法如高温固相烧结法、水热法、溶胶-凝胶法、气相法等方法制备稀土纳米材料，并取得不错的研究进展。如专利CN108913986A公开了一种等离子烧结法制备具有高耐蚀性的纳米晶稀土永磁材料，专利CN107286937A公开了一种一维纳米稀土材料的制备方法，专利CN106588004A公开了一种改进的共沉淀法制备纯相稀土锆酸盐纳米材料的方法。但上述制备方法往往操作复杂、设备昂贵、制备过程用到大量酸液、碱液、过氧化氢等，使得制备成本增加，同时制备过程排放大量废水或废气，造成严重的环境污染。因此，寻求和创制能够可控制备稀土纳米材料的清洁制备方法对于提高稀土产品的市场价值和国际竞争力，促进稀土产业的良性发展具有重要意义。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种纳/微稀土材料的清洁制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳/微稀土材料的清洁制备方法，包括以下步骤：

(ⅰ)稀土盐溶液制备

将稀土盐溶于去离子水形成稀土盐溶液，稀土盐溶液的浓度为0.005 mol/L～0.5mol/L；

(ⅱ)碳酸钙与稀土盐悬浊液制备

将粉体碳酸钙加入到步骤(ⅰ)所得稀土盐溶液中，超声分散，即得碳酸钙与稀土盐悬浊液；

(ⅲ)水热反应制备碳酸稀土

将步骤(ⅱ)所得悬浊液转移至反应釜中，用二氧化碳气体置换出反应釜内的空气，然后在一定条件下进行水热反应；

(ⅳ)碳酸稀土的分离干燥

步骤(ⅲ)反应完成后所得浆液立即趁热过滤，过滤所得沉淀物经洗涤、干燥即得到碳酸稀土；

(ⅴ)稀土氧化物的制备

步骤(ⅳ)所得碳酸稀土经焙烧即得到稀土氧化物纳米材料；