CN103011241B - 一种稀土镨片状晶体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种稀土镨片状晶体及其制备方法，镨片晶中镨含量68%～85%（质量分数）。粒径为15μm—40μm，厚度小于1μm，纵横尺寸比，即粒径/厚度比大于20。制备时，混合含矿化剂和磷化合物的镨盐水溶液和沉淀剂水溶液得到一种悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，用熔盐法在850—1400℃下处理2-6小时得一固体产物，后再水洗、过滤和干燥获得稀土镨片状晶体。该镨片状晶体纵横尺寸比大，分散性好，表面平滑，为黑色片状晶体，添加少量铈后，镨片晶呈红色光泽，适合做珠光颜料的基体，可广泛用于塑料，涂料，油墨，化妆品和釉料。

Description

一种稀土镨片状晶体及其制备方法

技术领域

本发明属于无机粉体材料制备领域，涉及到一种稀土镨片状晶体及其制备方法。

背景技术

珠光颜料是一类具有珍珠般的柔和色泽的颜料，它是通过具有高折射率的金属氧化物（如氧化铁、氧化钛）涂敷薄片状基体（如云母片）而形成的。作为云母的替代物，目前已经合成出几种片状氧化物粉体，如薄片状氧化钛、薄片状氧化铝、薄片状氧化铁，和掺铝的片状氧化铁等，然而，目前人工合成的能用于珠光颜料的基体品种并不多，把稀土元素引入基体中就更少，只有中国专利ZL200810003686.4提出了用熔盐法制备氧化钕基片，制备的氧化钕片在不同的光下呈现不同的颜色，在自然光下观测为紫红色， 在荧光灯下为浅蓝色，在白炽灯下为粉红色。

发明内容

本发明目的是提供一种稀土镨片状晶体及其制备方法，增加用于珠光颜料的基体品种，拓展稀土的应用领域；它比常规氧化镨有更大的径厚比，光滑的表面不容易形成孪晶和晶体团聚，具有良好的耐酸、耐碱及耐候性。

本发明的技术方案：一种稀土镨片状晶体，其中镨的质量百分含量为68%～85%，氧的质量百分含量为15%～23.5%，硫的质量百分含量为0～8.5%。

镨片晶粒径为15μm～40μm，厚度小于1μm，纵横尺寸比，即粒径/厚度比大于20。

镨片晶呈黑色，具有珠光光泽，表面光滑，不易形成孪晶和晶体团聚，适合做珠光颜料的基体。

添加质量比为0～10%氯化铈后，镨片晶呈红色光泽。

一种稀土镨片状晶体制备方法，将沉淀剂水溶液滴加到镨盐、矿化剂、磷化合物的混合液中，得到一种悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，然后将干燥后的产物至于电阻炉中在850—1400℃下热处理2～6小时，再水洗、过滤和干燥获得稀土镨片状晶体。

本发明中水溶性镨盐可以是各种可溶于水的镨盐，水溶性沉淀剂可以是碱或碱金属碳酸盐，其用量和水溶性镨盐的量相当。

本发明中矿化剂和磷化合物可以一起加入到镨盐水溶液，也可以一起加入到沉淀剂水溶液中。矿化剂为碱金属氯化物和碱金属硫酸盐中的一种或多种。用量为水溶性镨盐的摩尔量的2-6倍。磷化合物为磷酸、磷酸盐、缩合磷酸、和缩聚磷酸盐的水溶性化合物中的一种或多种，用量以五氧化二磷计为镨化合物质量的1～5%。

为了获得较优的稀土镨片状晶体，本发明采用前驱体和熔盐混合加热，在高温下熔融处理来制备稀土镨片状晶体。

本发明所制备的稀土镨片状晶体与常规氧化镨相比，它有较大的粒径，均匀而小的厚度，和更大的径厚比。稀土镨片状晶体粒径为15μm—45μm，厚度小于1μm，纵横尺寸比，即粒径／厚度比大于20的薄片状颗粒。该稀土镨片状晶体颜色为黑色，表面光滑，不易形成孪晶和晶体团聚，适合做珠光颜料的基体。被高折射率的金属氧化物涂覆后可制得具有较好珍珠光泽的珠光颜料。这种珠光颜料适合用于塑料，涂料，油墨，化妆品和釉料。

具体实施方式

实施例1

水浴加热至80℃，将0.5摩尔氯化镨和2摩尔氯化钠溶于250ml去离子水中，得到含氯化钠的氯化镨溶液。在200ml去离子水中溶解1.5摩尔氢氧化钠和1.5克十二水磷酸三钠，得到含磷化合物的氢氧化钠水溶液。在搅拌的情况下，混合上述两种水溶液，混合完毕继续搅拌30分钟，得一悬浮体或溶胶，蒸发至干燥状态，将所得固体在1100℃下加热4小时。向热处理过的产品中加入去离子水以溶解游离氯化钠。滤出不溶的固体，再用去离子水洗涤，最后干燥，由此获得所期望的稀土镨片状晶体。

用X射线衍射仪测试获得的稀土镨片状晶体，衍射图案中只有一种谱化合物的峰。用光学显微镜和电子显微镜观察的结果表明，稀土镨片状晶体粒径为15～35μm，厚度为0.5μm，并没有产生孪晶。当通过搅拌分散在水中时，稀土镨片状晶体产生流畅的流线。

实施例2

水浴加热至80℃，将0.5摩尔氯化镨溶于250ml去离子水中，得氯化镨水溶液。在200ml去离子水中溶解1.5摩尔氢氧化钠，得到氢氧化钠水溶液。在搅拌的情况下，混合上述两种水溶液，混合完毕继续搅拌30分钟，得一悬浮体，蒸发至干燥状态，将干燥好的粉末和142克硫酸钠、174克硫酸钾、2克十二水磷酸三钠置于球磨罐中，在行星式球磨机中球磨4小时，使混合均匀，将所得固体在1100℃下加热4小时。向热处理过的产品中加入去离子水以溶解游离氯化钠。滤出不溶的固体，再用去离子水洗涤，最后干燥，由此获得所期望的稀土镨片状晶体。

结果表明，用这种方法制备的稀土镨片状晶体粒径为15～25μm，厚度为0.3μm，分散性良好。与实施实验1比较，硫酸复合熔盐有更好的溶解能力，使片状晶体形状较规则，粒径分布更均匀。

实施例3

水浴加热至80℃，将0.5摩尔氯化镨、1摩尔氯化钠和1摩尔氯化钾溶于250ml去离子水中，得到含氯盐的氯化镨溶液。在200ml去离子水中溶解0.75摩尔碳酸钠和2克十二水磷酸三钠，得到含磷化合物的氢氧化钠水溶液。在搅拌的情况下，混合上述两种水溶液，混合完毕继续搅拌30分钟，得一悬浮体或溶胶，蒸发至干燥状态，将所得固体在1100℃下加热4小时。向热处理过的产品中加入去离子水以溶解游离氯化钠。滤出不溶的固体，再用去离子水洗涤，最后干燥，由此获得所期望的稀土镨片状晶体。

结果表明，稀土镨片状晶体粒径为15～25μm，厚度约为0.4μm，形状规则，分散性良好。

实施例4

将实施例2中的热处理温度换成1200℃，其余成分、配方和制备工艺相同。

结果表明，由于烧成温度的升高，稀土镨片状晶体粒径分布变宽，粒径为15～45μm，形状不是很规则。

实施例5

将实施例2中的保温时间换成6小时，其余成分、配方和制备工艺相同。

结果表明，由于保温时间的延长，稀土镨片状晶体厚度有所增加，为0.9μm，形状较规则，分散性良好。

实施例6

将实施例2中的硫酸钠和硫酸钾的质量分别换成284克和348克，其余成分、配方和制备工艺相同。

结果表明，由于熔盐量的增加，稀土镨片状晶体粒径减小，分布也不均匀，

实施例7

加热至80℃，将0.45摩尔氯化镨、0.05摩尔氯化铈和2摩尔氯化钠溶于250ml去离子水中，得到含氯化钠的氯化镨溶液。在200ml去离子水中溶解1.5摩尔氢氧化钠和1.5克十二水磷酸三钠，得到含磷化合物的氢氧化钠水溶液。在搅拌的情况下，混合上述两种水溶液，混合完毕继续搅拌30分钟，得一悬浮体或溶胶，蒸发至干燥状态，将所得固体在1100℃下加热4小时。向热处理过的产品中加入去离子水以溶解游离氯化钠。滤出不溶的固体，再用去离子水洗涤，最后干燥。

所得镨片状晶体颜色变成红色，用X射线衍射仪测试获得的稀土镨片状晶体，衍射图案中也只有一种谱化合物的峰。用光学显微镜和电子显微镜观察的结果表明，稀土镨片状晶体粒径为15～40μm，厚度为0.6μm，分布均匀。

Claims (7)

1.一种稀土镨片状晶体，其特征在于：其中镨的质量百分含量为68％～80.5％，氧的质量百分含量为15％～20％，硫的质量百分含量为0.1～8.5％，磷的质量百分含量为0.01～2.8％，镨片晶粒径为15μm～40μm，厚度小于1μm，纵横尺寸比，即粒径/厚度比大于20。

2.根据权利要求1所述一种稀土镨片状晶体，其特征在于：镨片晶呈黑色，具有珠光光泽，表面光滑，不易形成孪晶和晶体团聚，适合做珠光颜料的基体。

3.根据权利要求1所述一种稀土镨片状晶体，其特征在于：添加质量比为0～10％氯化铈后，镨片晶呈红色光泽。

4.一种根据权利要求1所述稀土镨片状晶体的制备方法，其特征在于：将沉淀剂水溶液滴加到水溶性镨盐、矿化剂、磷化合物的混合液中，得到一种悬浮体或凝胶，通过蒸发干燥该悬浮体或凝胶，用熔盐法在850-1400℃下处理2-6小时冷却后得一固体产物，后再水洗、过滤和干燥获得稀土镨片状晶体。

5.根据权利要求4所述一种稀土镨片状晶体的制备方法，其特征在于：所述沉淀剂水溶液为碱、碱金属碳酸盐、草酸盐中的一种水溶液，其用量和水溶性镨盐的量相当。

6.根据权利要求4所述一种稀土镨片状晶体的制备方法，其特征在于：所述水溶性镨盐、矿化剂、磷化合物的混合液中的矿化剂为碱金属氯化物和碱金属硫酸盐中的一种或多种，矿化剂用量为水溶性镨盐的摩尔量的2-6倍。

7.根据权利要求4所述一种稀土镨片状晶体的制备方法，其特征在于：所述水溶性镨盐、矿化剂、磷化合物的混合液中磷化合物为磷酸、磷酸盐、缩合磷酸和缩聚磷酸盐的水溶性化合物中的一种或多种，磷化合物用量以五氧化二磷计为镨化合物质量的1～5％。