專(zhuān)利名稱(chēng)：一種固相合成法制備BaHfO₃:Ce納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工領(lǐng)域，特別是涉及一種用于核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域、x射線探測(cè)
器材料的BaHf03:Ce納米粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
閃爍材料是一種吸收高能光子后發(fā)出可見(jiàn)光的功能材料，廣泛應(yīng)用于影像核醫(yī) 學(xué)、核物理、高能物理、工業(yè)CT、油井勘探、安全檢查等領(lǐng)域。目前研究應(yīng)用最多的閃爍體是 無(wú)機(jī)閃爍晶體，但是傳統(tǒng)的晶體生長(zhǎng)技術(shù)制備周期長(zhǎng)，成本高，難以生長(zhǎng)尺寸大的單晶，且 難以保證摻雜離子的高濃度和均勻分布，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料光學(xué)性能的優(yōu)化。透明閃爍陶 瓷具有減少光散射、透射性能高及圖像分辨率高等特點(diǎn)，而且多晶陶瓷制備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) 高摻雜且摻雜均勻，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，可以生產(chǎn)大尺寸，以及閃爍陶瓷本身具有良好 的機(jī)械加工性能，已成為閃爍探測(cè)材料的首選對(duì)象，成為新型閃爍材料的研究熱點(diǎn)和前沿， 將逐步替代廣泛使用的閃爍單晶。 BaHf03屬鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，具有穩(wěn)定的立方晶體結(jié)構(gòu)，光學(xué)各向同性的結(jié)構(gòu) 阻止了任何方向折射率差的問(wèn)題，在晶界上消除光散射，易實(shí)現(xiàn)透明，而且密度高(8. 35g/ cm3) 。 Ce3+的發(fā)光為電偶極矩允許的5d — 4f躍遷，發(fā)光強(qiáng)度大、衰減快，摻Ce3+閃爍體具有 較好的時(shí)間分辨率和能量分辨率。因此BaHf03:Ce將是一種高密度、快衰減的新型閃爍體 材料。 目前國(guó)內(nèi)外制備BaHf03:Ce粉體的方法主要包括燃燒法、共沉淀法、溶膠_凝膠 法。燃燒法存在粉體粒徑分布較寬的問(wèn)題，且不適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)；共沉淀法、溶膠凝 膠法等化學(xué)方法合成工藝復(fù)雜、制備周期長(zhǎng)，這不僅導(dǎo)致合成成本高，而且易引起粉體顆粒 的硬團(tuán)聚。為了解決上述問(wèn)題，無(wú)機(jī)材料合成與制備中通常采用固相法制備粉體，經(jīng)固相法 制備的粉體粒徑小、粒度分布均勻、活性強(qiáng)、無(wú)團(tuán)聚、填充性好，這有利于降低其燒結(jié)性能， 是一種成本低、產(chǎn)量大、制備工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種固相法制備陶瓷閃爍體用納米粉體BaHf03:Ce的方法。該制備 工藝首先采用含鋇、鉿、鈰的氧化物或氫氧化物為原料，這將些原料球磨混料、干燥、煅燒、 過(guò)篩后得到BaHf03:Ce粉體。 BaHf03:Ce納米粉體粒徑小、近似球形、分散性好。粉體制備方法為固相法，其中涉 及的激活劑Ce的摻雜濃度為0. 3 7mo1 % 。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案 —種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，以鋇、鉿、鈰的氧化物或氫氧化 物為起始原料，經(jīng)球磨、干燥、過(guò)篩后，置于加熱爐中熱處理，使原料發(fā)生固相反應(yīng)，然后冷 卻至室溫，得BaHf03: Ce粉體。 所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿酸鋇閃爍材料粉體，鉿的起始原料選用氧化鉿、氫氧化鉿。 所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿 酸鋇閃爍材料Ce摻雜量x = 0. 003 0. 07。 所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其固相反應(yīng)法制備摻鈰 鉿酸鋇閃爍材料，其磨球?yàn)楦呒僙r(^，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，在聚氨脂球磨罐中球磨6 48h。 所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，所述固相反應(yīng)法制備 BaHf03:Ce納米粉體，球磨后的混合粉料經(jīng)50 150。C，干燥8 24h，研磨過(guò)120 200目篩。 所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，所述固相反應(yīng)法制備摻 鈰鉿酸鋇閃爍材料粉體，煅燒溫度為500 125(TC，保溫時(shí)間0. 5 8小時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) a)、材料體系新穎，國(guó)內(nèi)外研究MHf03:Ce(M = Ca、Hf、 Sr)者甚少。 b)、固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確摻雜，工藝簡(jiǎn)單，成本低，適
宜大批量生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 c)、先驅(qū)體經(jīng)900。C煅燒時(shí)就已經(jīng)有BaHf03:Ce形成；到IOO(TC時(shí)完全反應(yīng)生成 BaHf03:Ce粉體，晶化溫度低，無(wú)雜相，結(jié)晶度好。 d)、制備的BaHf03:Ce粉體顆粒團(tuán)聚較少，分散性好，近似球形，平均粒徑約為 30 40nm。 e)、制備工藝簡(jiǎn)單，周期短，成本低，適于批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。


圖1為實(shí)施例1制備的BaHf03: Ce粉體的SEM照片(氧化鉿為起始原料，IOO(TC 煅燒2小時(shí))； 圖2為實(shí)施例2制備的BaHf03: Ce粉體的SEM照片(氫氧化鉿為起始原料，IOO(TC 煅燒2小時(shí))； 圖3為實(shí)施例3制備的BaHf03: Ce粉體的SEM照片(IOO(TC煅燒4小時(shí))；
圖4為實(shí)施例4制備的BaHf03: Ce粉體的SEM照片(1200。C煅燒2小時(shí))；
圖5為實(shí)施例2制備BaHf03: Ce粉體的XRD圖譜。 所示附圖為結(jié)果分析示意(照片)圖，圖中個(gè)別文字或圖面不清晰并不影響對(duì)本 發(fā)明的理解。
具體實(shí)施方式

該制備工藝 a)、混合粉體的稱(chēng)取按Ba卜xCexHf03組分稱(chēng)取Ba0(99. 9% ) 、 Hf02 (99. 99% )或 Hf (OH) 4 (99. 99 % ) 、 Ce203 (99. 99 % )混合。 b)、前驅(qū)體的制備將上述的混合粉體經(jīng)濕法球磨，磨球?yàn)楦呒僙r02，球磨介質(zhì)為 無(wú)水乙醇，在聚氨脂球磨罐中球磨6 48h，經(jīng)50 15(TC干燥8 24h后，研磨過(guò)120 200目篩后得前驅(qū)體。
4
c)、煅燒將前驅(qū)體放入坩堝，經(jīng)500 125(TC煅燒0. 5 8h，過(guò)篩后制得粉體。
實(shí)施例1 : 稱(chēng)取O. 518g BaO、0. 679g Hf02、0. 008g Ce203混合，經(jīng)濕法球磨制備混合粉料， 磨球?yàn)楦呒僙r(^，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，在聚氨脂球磨罐中球磨12小時(shí)，經(jīng)9(TC恒溫干 燥箱中干燥12小時(shí)，研磨過(guò)120目篩后得到先驅(qū)體。將過(guò)篩后的先驅(qū)體放入剛玉坩堝中 于IOO(TC箱式電阻爐中煅燒2小時(shí)得到近似球形、粒徑尺寸約40 50nm、有輕微團(tuán)聚的 BaHf03:Ce納米粉體，粉體形貌如圖1所示。
實(shí)施例2 : 本實(shí)例同實(shí)例1，不同之處在于原料選取氫氧化鉿Hf (0H)4作為鉿的起始原料。稱(chēng) 取量為0. 778g。得到粉體近似球形、粒徑尺寸約30 40nm、分散性良好，粉體形貌如圖2 所示。 實(shí)施例3 : 本實(shí)例同實(shí)例1，不同之處在于保溫時(shí)間為4小時(shí)。經(jīng)4h煅燒后粉體粒徑達(dá)到 50 70nm，且顆粒尺寸不均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，粉體形貌如圖3所示。
實(shí)施例4 : 本實(shí)例同實(shí)例l，不同之處在于，煅燒溫度為120(TC，得到粉體粒徑達(dá)到60 80nm，有少量團(tuán)聚，粉體形貌如圖4所示。
權(quán)利要求
一種固相合成法制備BaHfO3:Ce納米粉體的方法，其特征在于以鋇、鉿、鈰的氧化物或氫氧化物為起始原料，經(jīng)球磨、干燥、過(guò)篩后，置于加熱爐中熱處理，使原料發(fā)生固相反應(yīng)，然后冷卻至室溫，得BaHfO3:Ce粉體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其特征在于固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿酸鋇閃爍材料粉體，鉿的起始原料選用氧化鉿、氫氧化鉿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其特征在于固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿酸鋇閃爍材料Ce摻雜量x = 0. 003 0. 07。
4. 按權(quán)利要求l所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其特征在于，其固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿酸鋇閃爍材料，其磨球?yàn)楦呒僙r02，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，在聚氨脂球磨罐中球磨6 48h。
5. 按權(quán)利要求1所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其特征在于所述固相反應(yīng)法制備BaHf03: Ce納米粉體，球磨后的混合粉料經(jīng)50 150°C ，干燥8 24h，研磨過(guò)120 200目篩。
6. 按權(quán)利要求1所述的一種固相合成法制備BaHf03:Ce納米粉體的方法，其特征在于所述固相反應(yīng)法制備摻鈰鉿酸鋇閃爍材料粉體，煅燒溫度為500 1250°C ，保溫時(shí)間0. 5 8小時(shí)。
全文摘要
一種固相合成法制備BaHfO3:Ce納米粉體的方法，涉及精細(xì)化工領(lǐng)域，以鋇、鉿、鈰的氧化物或氫氧化物為起始原料，經(jīng)球磨、干燥、過(guò)篩后，置于加熱爐中熱處理，使原料發(fā)生固相反應(yīng)，然后冷卻至室溫，得BaHfO3:Ce粉體。本發(fā)明材料體系新穎，固相合成法制備BaHfO3:Ce納米粉體，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確摻雜，工藝簡(jiǎn)單，成本低。先驅(qū)體經(jīng)900℃煅燒時(shí)就已經(jīng)有BaHfO3:Ce形成；到1000℃時(shí)完全反應(yīng)生成BaHfO3:Ce粉體，晶化溫度低，無(wú)雜相，結(jié)晶度好。制備的BaHfO3:Ce粉體顆粒團(tuán)聚較少，分散性好，近似球形，平均粒徑約為30～40nm。制備工藝簡(jiǎn)單，周期短，成本低，適于批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C01G27/00GK101723453SQ200910220120
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者尹凱, 張佳瑢, 李玉玲, 溫強(qiáng), 王華棟, 馬偉民 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院