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Ξ大颗粒大比表面积氟化铈的制备及 Ξ 大颗粒大比表面积氟化铈的制备及表征 张瑞祥1 ,刘海旺1 ,李慧琴2 ,斯琴毕力格1 ,马显东1 ,郝先库1 (11 包头市京瑞新材料有限公司 ,内蒙古 包头 014015 ; 21 内蒙古科技大学 材料与冶金工程学院 ,内蒙古 包头 014010) 摘 要 :研究了以氯化铈为原料制备碳酸氧铈和氟化铈工艺 。通过 XRD 、TEM、BET 等分析方法进行了表征 ,氟 化铈呈六方晶体结构 ,分散性好 ,形貌为球形 ,中心粒径 D50 为 41μm ,比表面积为 64138m2 ·g - 1 。 关键词 :大颗粒 ;大比表面积 ;氟化铈 ;碳酸氧铈 中图分类号 :O614133 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :100420277 (2010) 0220024204 氟化铈 ( CeF3) 具有很高的离子导电率和独特的 光学特性 ,有较高的光输出和很快的发光衰减时间 , 是一种综合性能兼优的闪烁性能晶体材料 ,掺杂的 氟化铈晶体还可作为激光晶体 ,用于制作化学传感 器和光学元器件 ,同时也表现出较好的抗辐照性能 。 氟化铈 ( CeF3) 还是良好的高温固体润滑剂 ,广泛应 用于高能物理实验和核医学等领域 ,目前是用于强 子对撞机等工程的综合性能最佳的电磁量能材料 。 目前 ,在新材料领域对大颗粒大比表面积氟化铈需 求明显增加 。 氟化铈制备方法主要有干法和湿法两种 ,湿法 工艺为在稀土溶液或稀土盐中加氢氟酸或氟化氢铵 制备氟化稀土1 ～5 ; 干法工艺一是将稀土氧化物与 氟氢化铵混合置于氟化炉内 ,加热反应得到氟化稀 土 ,二是将稀土氧化物置于氟化炉内 ,在高温下通入 氟化氢气体 ,得到氟化稀土 。在以氧化铈为原料干 法制备氟化铈生产过程中 ,存在 Ce4 + 转化为 Ce3 + 的 反应 ,产生氟单质 ,对氟化炉腐蚀严重 ,工业规模生 产氟化铈仍主要采用湿法工艺 。目前工业生产采用 碳酸铈用氢氟酸氟化制备氟化铈工艺6 ,制备工艺 过程可控 ,反应后母液的酸度低 ,该方法可以制备中 心粒径小于 10μm 氟化铈 ,但团聚较严重 。 本文利用氯化铈溶液制备大颗粒碳酸氧铈 ,再 经过氢氟酸氟化 ,得到大颗粒大比表面积的氟化铈 , 该产品易洗涤 、烘干 ,粒度分布均匀 ,结晶度高 ,满足 了新材料领域对大颗粒氟化铈的需求 ,对新材料领 域的发展具有重要意义 。 1 实验部分 111 试剂与设备 氯化 铈 溶 液 ( CeO2/ REO ≥99199 %) ; NH4 HCO3 (农用级) ;40 %HF (工业级) 。 搪瓷 反 应 罐 ( FK3000 ) ; 氟 化 转 型 槽 ( PP , 6m3 , 120RPM) ;烘干窑 (12m3) 。 112 分析测试方法 溶液中稀土浓度用 EDTA 络合滴定法测定 , 沉 淀物 中 稀 土 含 量 用 重 量 法 或 容 量 法 测 定 ; 用 HI2 TACHI 公司的 S - 3400N 型扫描电子显微镜对粉体 形貌 、颗粒度大小及团聚状况进行观察 ; 用 Microtrac - ASVR - X100 测试中位粒径 D50 ; 帕纳科 PW1700X 射线衍射仪进行结构测定 ; 美国库尔特公司 SA3100 测定比表面积 。 113 大颗粒大比表面积氟化铈的制备 在 FK3000 搪 瓷 反 应 罐 内 加 入 1000L 浓 度 为 0123mol/ L～ 0181mol/ L 的氯化铈溶液 , 控 制 一 定 的 沉淀温度 ,缓慢加入碳酸氢铵溶液至沉淀完全 ,保温 陈化 1 小 时 , 洗 涤 、过 滤 , 得 到 碳 酸 氧 铈 沉 淀 ; 在 6000L 氟化转型罐中将碳酸氧铈沉淀调浆 , 在搅拌 状态下加入 40 %的氢氟酸氟化 ,控制终点 p H 值为 115～210 ,再继续搅拌 1h ,将氟化铈沉淀洗涤 、过滤 、 离心甩干 ,在烘干窑中 200 ℃烘干 ,得到大颗粒的氟 化铈产品 。反应过程见反应方程式 。 Ξ 收稿日期 :2009212213 作者简介 :张瑞祥 (19672) ,男 ,河北故城人 ,高级工程师 ,研究方向 :稀土湿法冶金和稀土材料 。 25第 2 期张瑞祥等 :大颗粒大比表面积氟化铈的制备及表征2CeCl3 + 6NH4 HCO3 + 25 第 2 期 张瑞祥等 :大颗粒大比表面积氟化铈的制备及表征 2CeCl3 + 6NH4 HCO3 + nH2O Ce2 ( CO3 ) 2O · 0135mol/ L 时制备的碳酸氧铈中心粒径 D50 最大 ,为 42133μm ,浓度为 0123mol/ L 时中心粒径为 39156μm , 考 虑 到 工 业