粉體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熔鹽法合成Dy2TiO5粉體的方法，包括以下步驟：(1)將氧化鏑、氧化鈦和堿金屬鹽球磨混合均勻，得到混合粉料；(2)將步驟(1)所得混合粉料干燥6～10h；(3)將步驟(2)干燥所得的物料研磨后，預(yù)壓成型；(4)將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料升溫至800℃～1400℃，保溫煅燒1～4h；(5)洗滌、干燥：將步驟(4)所得煅燒后的物料研磨，再用去離子水洗滌，過濾，將固體干燥，即得。發(fā)明通過熔鹽法合成Dy2TiO5粉體，與溶膠-凝膠工藝相比較，無需凝膠過程，工藝簡(jiǎn)單、合成速度快、生產(chǎn)成本低；制得的粉體晶粒小、尺寸均勻、分散性好，無晶粒粘連團(tuán)聚現(xiàn)象。
【專利說明】一種熔鹽法合成Dy2T i O5粉體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Dy2T15粉體的制備方法，具體涉及一種熔鹽法合成Dy 21105粉體的方法，屬無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]稀土鈦酸鹽具有較高的初始熱中子吸收能力和獨(dú)特的中子吸收效率，具有良好的抗輻照性能，其熔點(diǎn)高、熱膨脹率小。在現(xiàn)階段的核產(chǎn)業(yè)中，主要使用富含kiB的碳化硼等材料作為核反應(yīng)堆控制棒以及屏蔽保護(hù)材料，這主要是由于kiB具有高的熱中子吸收截面，然而由于kiB在受到輻照后會(huì)發(fā)生(η，α)反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，影響其使用的穩(wěn)定性，導(dǎo)致其使用壽命減短；而螢石結(jié)構(gòu)的鑭系氧化物基陶瓷表現(xiàn)出良好的抗輻射損傷性能，其中以鈦酸鏑陶瓷制備的控制棒已經(jīng)在俄羅斯的MIR反應(yīng)堆中安全運(yùn)行，從1995年開始，鈦酸鏑陶瓷已經(jīng)被應(yīng)用于俄羅斯WER-1000核電機(jī)組(VD Risovany, EE Varlashova, DNSuslovj Dysprosium titanate as an absorber material for control rods, J.Nuc1.Mater.，2000, 281:84-89)。鈦酸鏑陶瓷具有在中子輻射后不放出氣體和加工過程不產(chǎn)生放射性廢物等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ闹凶游詹牧虾秃朔磻?yīng)堆控制棒材料。作為制備高中子吸收效率的Dy2T15陶瓷的原料，Dy 2Ti05粉體應(yīng)具有高純度、粒度均勻、分散性良好等特點(diǎn)，因此，Dy2T15粉體的制備研宄具有重要意義。
[0003]Amit Sinha等人以Dy2O3, T12為原料，以MoO 3為穩(wěn)定劑，采用固相法合成了Dy2T15^ 體(Development of dysprosium titanate based ceramics, J.Am.Ceram.Soc.，2005，88 [4]: 1064-1066)。ChoongHwan Jung 等人以 Dy2O3, T12^ 原料，以 MoO 3為穩(wěn)定劑，采用溶膠-凝膠法合成工藝合成了 Dy2T15粉體，(Synthesis and sinteringstudies on Dy2Ti05prepared by polymer carrier chemical process, J.Nucl.Mater.，2006，354:137-142)。然而，上述方法均存在一些不足，比如:在固相法合成粉體過程中，所需煅燒溫度高，制備出的粉體團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，晶粒粗大，燒結(jié)活性低；在溶膠-凝膠合成粉體過程中，反應(yīng)所需時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)量低，生產(chǎn)效率低，大量制備過程中，需要消耗大量有機(jī)物，污染環(huán)境。
[0004]熔鹽法作為制備氧化物陶瓷粉體新工藝，可降低合成溫度，并在一定程度上縮短反應(yīng)時(shí)間；在熔鹽法合成無機(jī)粉體的過程中，熔鹽介質(zhì)始終位于產(chǎn)物的顆粒之間，阻止了產(chǎn)物顆粒之間團(tuán)聚，使獲得的粉體具有良好的分散性；熔鹽法可有效地控制粉體產(chǎn)物晶體顆粒的形狀和尺寸；通過改變?nèi)埯}的種類和用量，體系的反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間以及添加劑的加入可有效控制熔鹽法所合成晶體的形貌。此外，利用熔鹽法有利于去除產(chǎn)物中的雜質(zhì)，獲得高純度的反應(yīng)產(chǎn)物具有快速高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，該方法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、制備周期短，所制得的產(chǎn)品晶粒尺寸均勻、分散效果好。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0007]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，以氧化鏑、氧化鈦為原料，以堿金屬鹽為熔鹽介質(zhì)，該方法包括以下步驟:
[0008](I)混料:將氧化鏑、氧化鈦和堿金屬鹽球磨混合均勻，得到混合粉料；
[0009]所述氧化鏑:氧化鈦按摩爾比1: (0.8?1.2)配料，所述堿金屬鹽:(氧化鏑+氧化鈦)的質(zhì)量比為(0.5?3):1 ；
[0010](2)干燥:將步驟⑴所得混合粉料在60?100°C下干燥6?1h ;
[0011](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得的物料研磨后，預(yù)壓成型；
[0012](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料按3?7V Mn的升溫速率從室溫升溫至800 °C?1400 °C，保溫煅燒I?4h ;
[0013](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料研磨，再用去離子水洗滌，過濾，將固體在60?100°C下干燥6?1h,即得Dy2T15粉體。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟⑴中所述的氧化鏑為Dy2O3，所述的氧化鈦為T12，所述的堿金屬鹽為NaCl、KCl或/和LiCl，球磨介質(zhì)為無水乙醇；
[0015]優(yōu)選的，所述氧化鏑:氧化鈦按摩爾比1:1配料，所述堿金屬鹽:(氧化鏑+氧化鈦)的質(zhì)量比為(0.5?1.5):1。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)中預(yù)壓成型的壓力為50?200Mpa。預(yù)壓成型以保持熔鹽與原料之間緊密結(jié)合，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟⑷中煅燒溫度為1150?1250°C。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(5)中用去離子水洗滌時(shí)同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行超聲處理。超聲處理可促進(jìn)堿金屬鹽的溶解，并提高粉體的分散性。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明通過熔鹽法合成Dy2T15粉體，與溶膠-凝膠工藝相比較，無需凝膠過程，工藝簡(jiǎn)單、合成速度快、生產(chǎn)成本低；有利于細(xì)化晶粒和提高粉體的分散性；本發(fā)明所得Dy2T15粉體平均粒徑2?3 μπι。
[0021]2、本發(fā)明采用熔鹽法，熔鹽清洗后可重復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本，且制得的粉體晶粒小、尺寸均勻、分散性好，無晶粒粘連團(tuán)聚現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的樣品的X射線衍射圖譜。
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的樣品的SEM照片。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。
[0025]實(shí)施例中所用原料均為常規(guī)原料，所用設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，市購(gòu)產(chǎn)品。
[0026]實(shí)施例中球磨介質(zhì)為無水乙醇。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，步驟如下:
[0029](I)混料:稱取 41g Dy203、9g Ti02、75gNaCl，將 Dy203、Ti0#P NaCl 置于高速混合球磨機(jī)中混合均勻，得到混合粉料；粉料中Dy203:Ti0^爾比為1:1，NaCl質(zhì)量與Dy 203、T12總質(zhì)量比為1.5:1 ;
[0030](2)干燥:將步驟(I)中所述混合粉料置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥1h ;
[0031](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得的物料置于研缽中，經(jīng)過研磨后，在壓力為50MPa下預(yù)壓成型；
[0032](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料置于在箱式爐中，以5°C /min的升溫速率從室溫升溫至1200°C，保溫煅燒Ih ;
[0033](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料進(jìn)行研磨，研磨后的粉體在超聲機(jī)中用去離子水洗滌后，靜置或者抽濾將上清液去掉，進(jìn)行3?5次洗滌后，置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥10h，即得Dy2T15粉體。
[0034]將本實(shí)施例制備得到的Dy2Ti05?體測(cè)試X射線衍射圖譜和SEM照片，如圖1、2所不O
[0035]由圖1可知，所得到的粉體產(chǎn)物為Dy2T15粉體。由圖2可知，所得到的Dy 21105粉體的平均粒徑約2?3 μπι，粒徑分布均勻，分散性好，無晶粒粘連團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，步驟如下:
[0038](I)混料:稱取 41g Dy203、9g Ti02、10gNaCl，將 Dy203、Ti0jP NaCl 置于高速混合球磨機(jī)中混合均勻，得到混合粉料；粉料中Dy2O3:1102摩爾比為1:1，NaCl質(zhì)量與Dy2O3J12總質(zhì)量比為2:1的原料；
[0039](2)干燥:將步驟(I)中所述混合粉料置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥1h ;
[0040](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得物料置于研缽中，經(jīng)過研磨后，在壓力為150MPa下預(yù)壓成型；
[0041](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料置于在箱式爐中，以5°C /min的升溫速率從室溫升溫至1150°C，保溫煅燒2h ;
[0042](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料進(jìn)行研磨，研磨后的粉體在超聲機(jī)中用去離子水洗滌后，靜置或者抽濾將上清液去掉，進(jìn)行3?5次洗滌后，置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥10h，即得Dy2T15粉體。
[0043]實(shí)施例3:
[0044]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，步驟如下:
[0045](I)混料:稱取 41g Dy203、9g Ti02、50g KC1，將 Dy203、Ti0jP KCl 置于高速混合球磨機(jī)中混合均勻，得到混合粉料；粉料中07203:1102摩爾比為1:1，1((:1質(zhì)量與Dy 203、1102總質(zhì)量比為1:1的原料；
[0046](2)干燥:將步驟(I)中所述混合粉料置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥1h ;
[0047](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得的物料置于研缽中，經(jīng)過研磨后，在壓力為10MPa下預(yù)壓成型；
[0048](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料置于在箱式爐中，以5°C /min的升溫速率從室溫升溫至1250°C，保溫煅燒2h ;
[0049](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料進(jìn)行研磨，研磨后的粉體在超聲機(jī)中用去離子水洗滌后，靜置或者抽濾將上清液去掉，進(jìn)行3?5次洗滌后，置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥10h，即得Dy2T15粉體。
[0050]實(shí)施例4:
[0051]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，步驟如下:
[0052](I)混料:稱取 41g Dy203、9g Ti02、50g LiCl，將 Dy203、Ti0jP LiCl 置于高速混合球磨機(jī)中混合均勻，得到混合粉料；粉料中Dy2O3:1102摩爾比為1:1，LiCl質(zhì)量與Dy203、Ti02總質(zhì)量比為1:1的原料；
[0053](2)干燥:將步驟(I)中所述混合粉料置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥1h ;
[0054](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得物料置于研缽中，經(jīng)過研磨后，在壓力為150MPa下預(yù)壓成型；
[0055](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料置于在箱式爐中，以3°C /min的升溫速率從室溫升溫至1250°C，保溫煅燒2h ;
[0056](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料進(jìn)行研磨，研磨后的粉體在超聲機(jī)中用去離子水洗滌后，靜置或者抽濾將上清液去掉，進(jìn)行3?5次洗滌后，將所得粉體置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥10h，即得Dy2T15粉體。
[0057]實(shí)施例5:
[0058]一種熔鹽法合成Dy2T15粉體的方法，步驟如下:
[0059](I)混料:稱取 41g Dy203、9g T12UOOg NaCl-KCl，NaCl-KCl 質(zhì)量比為 1: 1，將Dy203、Ti0jP NaCl-KCl置于高速混合球磨機(jī)中混合均勻，得到混合粉料；粉料中Dy2O3 = T12摩爾比為1:1，NaCl-KCl質(zhì)量與Dy203、T12總質(zhì)量比為2:1的原料；
[0060](2)干燥:將步驟(I)中所述混合粉料置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥1h ;
[0061](3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得的物料置于研缽中，經(jīng)過研磨后，在壓力為150MPa下預(yù)壓成型；
[0062](4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料置于在箱式爐中，以5°C /min的升溫速率從室溫升溫至1250°C，保溫煅燒2h ;
[0063](5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料進(jìn)行研磨，研磨后的粉體在超聲機(jī)中用去離子水洗滌后，靜置或者抽濾將上清液去掉，進(jìn)行3?5次洗滌后，將所得粉體置于鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在80°C下鼓風(fēng)干燥10h，即得Dy2T15粉體。
[0064]需要說明的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例，顯然本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，還可以有其他變形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本發(fā)明公開內(nèi)容直接導(dǎo)出或間接引申的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種熔鹽法合成07 21105粉體的方法，以氧化鏑、氧化鈦為原料，以堿金屬鹽為熔鹽介質(zhì)，該方法包括以下步驟: (1)混料:將氧化鏑、氧化鈦和堿金屬鹽球磨混合均勻，得到混合粉料； 所述氧化鏑:氧化鈦按摩爾比1: (0.8?1.2)配料，所述堿金屬鹽:(氧化鏑+氧化鈦)的質(zhì)量比為(0.5?3):1 ； (2)干燥:將步驟⑴所得混合粉料在60?1001:下干燥6?10匕； (3)預(yù)壓成型:將步驟(2)干燥所得的物料研磨后，預(yù)壓成型； (4)煅燒:將步驟(3)預(yù)壓成型后的物料按3?代的升溫速率從室溫升溫至8001:?14001，保溫煅燒1?處； (5)洗滌、干燥:將步驟(4)所得煅燒后的物料研磨，再用去離子水洗滌，過濾，將固體在60?1001:下干燥6?10匕，即得072丁105粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟⑴中所述的氧化鏑為07203，所述的氧化鈦為1102，所述的堿金屬鹽為似口、或/和1101。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟⑴中所述氧化鏑:氧化鈦按摩爾比1 配料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟⑴中所述堿金屬鹽:(氧化鏑+氧化鈦)的質(zhì)量比為(0.5?1.5):1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟⑶中預(yù)壓成型的壓力為50?2001%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟⑷中煅燒溫度為1150?12501。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽法合成21105粉體的方法，其特征在于，步驟(5)中用去離子水洗滌時(shí)同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行超聲處理。
【文檔編號(hào)】C01G23/00GK104477977SQ201410772948
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】張玉軍, 郭學(xué), 龔紅宇, 馬麗, 張釗, 趙新巧 申請(qǐng)人:山東大學(xué)