氧化镝纳米粉体材料的制备.pdf

第35卷第6期
甘肃治金
Vol 35 No 6
2013年12月
GANSU METALLURGY
文章编号:1672-4461(2013)06-0056-02
氧化鏑纳米粉体材料的制备
李中华',朱伟长2
(1.酒钢集闭嘉峪关宏丰实业有限责任公司,甘肃嘉峪关735100;2.安徽工业大学,安徽马鞍山243002)
摘要:以DyCl为原料,以Na2COっ为添加剂,聚乙二-醇400为分散剂,首先制备出晶粒细小的碳酸镝前驱体。在
800℃焙烧1h后制得Dy2O纳米粉体材料,经XRD和TEM检测,粒径为20nm,粒度均匀。
关键词:氧化镝;纳米粉;制备方法
中图分类号:TG146.415
文献标识码:A
Preparation of Dysprosium Oxide Nanopowders
L Zhong-hua, ZHU Wei-chang
(1. JISCO Jiayuguan Hongfeng Co. Itd, Jiayuguan 735100, China
2. Anhui Industrial University, Ma'anshan 243002, China)
Abstract: Dysprosium oxide nanopowders were prepared by roasting Dy(C )a precursor synthesized with very fine crystal
line gain by using Dycl, and Na, CO;, then the precursor was roasted at 800C for Ih. The obtained samples microstruc-
ture was determined by XRD and TEM analysis. The results show the diameter of the particles is in a very narrow dimen
sional rang of 10 nm
Key Words: dysprosium oxide; nanopowders; preparation method
1引言
2实验
稀土元素是新材料产业中具有广阔前途的重要2.1氧化镝纳米粉的制备
元素。据统计,当今世界每20项重大科技发明
DyCl2由江苏宜兴利成稀土有限公司提供,纯度
中,就有一二项是采用稀土元素作为关键材料的;每99.9%。其余试剂均为分析纯化学试剂。实验用水
4种高新技术材料发明中,就有一种与稀土有关;每为蒸馏水
3~5年,在稀土材料方面就有一次大的突破。90年
取Na2CO饱和溶液适量,加入聚乙二醇400至
代后,稀土在高新材料领域的消费量年均增长率达浓度为2%,在保持搅拌状态下缓慢加入1.5
49.85%。从国内情况来看,我国拥有全球最为丰富mol/ dm DYCI3溶液至pH=9.0,生成白色碳酸镝沇
的稀土资源,占有世界已探明稀土储藏量的80%,淀。过滤,用蒸馏水反复洗涤沉淀物至滤液用硝酸
并且分布广、品种全、易开采。1998年我国单一和银溶液检验无C'离子为止。收集沉淀物80℃干
高纯稀土产量已达到20000t,已从资源和矿产供应燥。硏磨成粉状,测试差热分析,确定在800℃条件
大国转变为左右仝球稀土市场的生产大国23]。
下焙烧1h,通过固相反应生成白色Dy2O3纳米粉体
镝在永磁材料磁光盘磁致伸缩材料等领域有材料。
着广泛的应用4,其氧化物在超导陶瓷、铁电陶瓷、2.2测试
长余辉发光材料中也有着重要的应用?。氧化镝
差热分析用北京光学仪器厂PCR-1差热分析
颗粒的超细化能显著提高产品的性能,但尚未见到仪,升温速度10℃/min,差热量程25uV,空气气
制备氧化镝纳米材料的报导。本文探讨了以碳酸镝氛。X射线衍射分析是用日本岛津XD-3A转靶X
为前驱体,800℃焙烧1h后制得氧化镝纳米粉体材射线行射仪,Cu靶K(A=0.154nm),管压40kV,
料,并对样品进行了初步表征。
管流50mA。透射电子显微镜分析用日本日立公司
蓝野监理E- mail: GSLYJL@26co0
第6期
李中华,等:氧化鏑納米粉体材料的制备
H-800透射电镜,加速电压为200kV。
3.2前驱体的选择
3结果与讨论
通常制备氧化镝微米粉体材料大多采用草酸镝
为前驱体,产品粒径为3~6um。通过不断完善工
3.1样品的表征
艺条件,粒径可以减小到1~2pm,但很难制备出纳
碳酸镝前驱体的差热分析表明,在100~800℃米粉体。在水相中合成的氢氧化镝呈半透明胶态,
温度范围内有二个吸热峰(图1),190℃吸热峰对应洗涤、过滤都很困难,焙烧后样品严重硬团聚。本实
于前驱体的脱水反应,650℃吸热峰对应于碳酸镝的验选用磯酸鏑为前驱体,不仅易制备、易分解,而且
分解反应生成氧化镝。为保证前驱体转化为Dy203在焙烧过程中不断有CO2和H12O气体生成并逸出,
纳米粉体反应完全,焙烧时选用800℃为焙烧温度。这些气体抑制了焙烧过程中粒子的团聚,保持样品
疏松。
前驱体制备方法的影响
前驱体碳酸镝颗粒的大小对产品Dy2O3的粒径
影响很大。碳酸镝晶粒越细,焙烧后所得的氧化镝
粒径越小。为了制得氧化镝纳米粉体材料,首先需
制得晶粒细小的碳酸镝。碳酸镝颗粒的大小主要取
决于成核和生长过程的竞争,系统愈有利于碳酸镝
600
800
晶核的生长和聚结,所得的颗粒愈大;反之,所得的
Temperature (C)
颗粒愈小。晶核的生成速度和成长速度与溶液中沉
图1碳酸镝前驱体差热分析曲线
淀物质的过饱和度密切相关,系统中Dy'、C3浓
度愈大,则在溶液中形成的过饱和浓度愈大,碳酸镝
图2为800℃焙烧后的Dy2O纳米粒子的XRD晶核的生成速度就愈快,核的数目就愈多,在其未充
图谱,衍射峰为Dy2O3纯相,无杂相存在。
分长大前过饱和度已消失,因此碳酸镝沉淀颗粒就
细。反之沉淀颗粒就粗。本实验选择了在Na』CO3
饱和溶液中加入DyC溶液至pH=9.0,目的是保持
系统中沉淀剂过饱和度,促使生成碳酸镝沉淀晶粒
细小
3.4分散剂作用
生成的碳酸镝颗粒互相碰橦而团聚能降低表面
能和系统吉布斯函变,是热力学自发过程。晶粒越
细,团聚趋势越强烈。为减小碳酸镝粒子的团聚,在
本研究中选用了聚乙二醇400为分散剂,将溶液中
图2Dy2O2纳米粉体材料XRLD图谱
形成的碳酸镝粒子包覆,抑制了碳酸镝粒子的生长
和团聚,随后的焙烧中即可得到分散性好粒度小的
图3为所制备的Dy2O2纳米粒子经超声分散而Dy2O3纳米粒子。
拍摄的TEM照片。根据TEM照片,测量出在8004结语
℃焙烧出的晶粒粒径约为20nm。
采用碳酸镝为前驱体,并以聚乙二醇-400为分
散剂,在800℃焙烧1h后,制得均匀分散的Dy203
超细粒子,经XRD和TEM检测,粒径为20nm,粒度
均匀。
参考文献
L1]江静华,方峰,谈淑泳,等.稀土元素和稀土新材料
[J].江苏机械制造与自动化,2000(3):45-48,
2]杨遇春.面向2l世纪的稀土工业[J].中国工程科
学,200