本發(fā)明涉及稀土材料，特別是涉及一種鑭摻雜氧化鈰稀土材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在南海地區(qū)高溫、高濕、高鹽、強(qiáng)日曬“三高一強(qiáng)”的特殊環(huán)境下，防腐涂料中聚合物的化學(xué)鍵容易被高強(qiáng)度紫外線(xiàn)破壞而產(chǎn)生羥基自由基，從而導(dǎo)致涂料失性。因此在強(qiáng)紫外輻射環(huán)境下，如何提高防腐涂料的紫外屏蔽性能成為南海地區(qū)防腐領(lǐng)域的一個(gè)難題。

2、與傳統(tǒng)的紫外屏蔽材料二氧化鈦、氧化鋅相比，氧化鈰具有較窄的禁帶寬度和理想的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)氧化鈰儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，是紫外屏蔽劑的優(yōu)選材料之一。氧化鈰粉體材料與電磁波之間的相互作用主要基于鈰元素4f軌道電子在f-f組態(tài)之內(nèi)或f-d組態(tài)之間的躍遷，它可以吸收紫外光區(qū)的電磁波，因此氧化鈰作為紫外光屏蔽劑被廣泛應(yīng)用于化妝品，涂料和塑料薄膜等領(lǐng)域。工業(yè)上生產(chǎn)的大宗氧化鈰產(chǎn)品的禁帶寬度大約為3.2-3.4ev，吸收電磁波的閾值在388nm左右，只能吸收紫外光波段的電磁波，性能有待提高。

3、因此，如何提供一種具有高效紫外屏蔽性能的氧化鈰材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鑭摻雜氧化鈰稀土材料以解決現(xiàn)有紫外屏蔽材料禁帶寬度較寬，性能有待提高的問(wèn)題，并將其作為紫外屏蔽劑應(yīng)用于涂料中，以解決現(xiàn)有防腐涂料容易因紫外線(xiàn)破壞而失活的現(xiàn)象。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一目的，在于提供一種鑭摻雜氧化鈰稀土材料，包括鑭摻雜氧化鈰粉體和改性劑，所述鑭摻雜氧化鈰粉體和所述改性劑的質(zhì)量比為(10-19)：1；所述鑭摻雜氧化鈰粉體的化學(xué)式為laxceyo2y+3x/2，其中0.05≤x≤0.20，0.80≤y≤0.95。

4、優(yōu)選的，所述改性劑為硅烷偶聯(lián)劑。

5、本發(fā)明的第二目的，在于提供一種上述任一項(xiàng)所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)配制包含鑭元素、鈰元素的氯化稀土溶液；

7、(2)將所述氯化稀土溶液與草酸溶液混合反應(yīng)，得到沉淀物；

8、(3)所述沉淀物經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，得到鑭摻雜氧化鈰粉體；

9、(4)將所述鑭摻雜氧化鈰粉體與改性劑混合后干燥，得到鑭摻雜氧化鈰稀土材料。

10、優(yōu)選的，步驟(1)中鑭元素和鈰元素的質(zhì)量比為1：(6-18)。

11、優(yōu)選的，步驟(2)中所述混合反應(yīng)溫度為20-40℃。

12、優(yōu)選的，步驟(3)中所述高溫?zé)Y(jié)溫度為950-1050℃，時(shí)間為0.5-5h。

13、優(yōu)選的，步驟(4)中所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述改性劑的質(zhì)量比為(10-19)：1。

14、優(yōu)選的，步驟(4)中所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述改性劑在有機(jī)溶劑中混合，所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述有機(jī)溶劑的比例為1g：

15、(5-10)ml。

16、優(yōu)選的，所述干燥溫度為180-230℃，干燥時(shí)間為1-3h。

17、本發(fā)明的第三目的，在于提供一種上述任一項(xiàng)所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料和/或上述任一項(xiàng)所述方法制備得到的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的應(yīng)用，所述稀土材料作為紫外光屏蔽劑的應(yīng)用。

18、優(yōu)選的，所述稀土材料作為紫外光屏蔽劑在化妝品、玻璃、顯示屏、涂料或塑料薄膜中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：鑭原子以固溶的方式進(jìn)入到氧化鈰的晶格中，進(jìn)而改變了氧化鈰的能級(jí)結(jié)構(gòu)，得到的粉體材料實(shí)現(xiàn)了吸收光譜的明顯紅移；

20、通過(guò)改性劑對(duì)鑭摻雜氧化鈰稀土材料進(jìn)行改性，使改性劑包覆在無(wú)機(jī)粉體粒子的表面，形成一種核-殼結(jié)構(gòu)，改性劑與無(wú)機(jī)粉體粒子表面的羥基發(fā)生縮聚反應(yīng)，使得無(wú)機(jī)粉體粒子由原來(lái)富含羥基的親水性表面變成親油性表面，進(jìn)而減少無(wú)機(jī)粉體粒子之間的團(tuán)聚；改性后粉體材料作為紫外光屏蔽劑用于改性涂料，能夠有效提高涂料在較高紫外線(xiàn)輻射環(huán)境下的耐蝕性。

技術(shù)特征：

1.一種鑭摻雜氧化鈰稀土材料，其特征在于，包括鑭摻雜氧化鈰粉體和改性劑，所述鑭摻雜氧化鈰粉體和所述改性劑的質(zhì)量比為(10-19)：1；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料，其特征在于，所述改性劑為硅烷偶聯(lián)劑。

3.一種權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中鑭元素和鈰元素的質(zhì)量比為1：(6-18)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述混合反應(yīng)溫度為20-40℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述高溫?zé)Y(jié)溫度為950-1050℃，時(shí)間為0.5-5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述改性劑的質(zhì)量比為(10-19)：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述改性劑在有機(jī)溶劑中混合，所述鑭摻雜氧化鈰粉體與所述有機(jī)溶劑的比例為1g：(5-10)ml；

9.一種權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料和/或權(quán)利要求3-8任一項(xiàng)所述方法制備得到的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的應(yīng)用，其特征在于，所述稀土材料作為紫外光屏蔽劑的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鑭摻雜氧化鈰稀土材料的應(yīng)用，其特征在于，所述稀土材料作為紫外光屏蔽劑在化妝品、玻璃、顯示屏、涂料或塑料薄膜中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及稀土材料技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種鑭摻雜氧化鈰稀土材料，包括鑭摻雜氧化鈰粉體和改性劑，所述鑭摻雜氧化鈰粉體和所述改性劑的質(zhì)量比為(10?19)：1；所述鑭摻雜氧化鈰粉體的化學(xué)式為L(zhǎng)a<subgt;x</subgt;Ce<subgt;y</subgt;O<subgt;2y+3x/2</subgt;，其中0.05≤x≤0.20，0.80≤y≤0.95。本發(fā)明的鑭原子以固溶的方式進(jìn)入到氧化鈰的晶格中，進(jìn)而改變了氧化鈰的能級(jí)結(jié)構(gòu)，得到的粉體材料實(shí)現(xiàn)了吸收光譜的明顯紅移，通過(guò)改性劑對(duì)鑭摻雜氧化鈰稀土材料進(jìn)行改性，改性后粉體材料作為紫外光屏蔽劑用于改性涂料，能夠有效提高涂料在較高紫外線(xiàn)輻射環(huán)境下的耐蝕性。

技術(shù)研發(fā)人員：馬江龍,田昂,馬騰達(dá),王鏑翔,裴文利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10