12037-01-3 / 氧化鋱

【背景及概況】^[1][2]

稀土元素是我國的豐產(chǎn)元素，儲量占世界總量的，稀土的礦種、元素都占盡優(yōu)勢，稀土的應(yīng)用日益擴展，僅在農(nóng)業(yè)方面，我國施用稀土的農(nóng)作物、牧草、林苗已擴展到近種，累計施用面積超過護，進入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的稀土肥料約按硝酸稀土計。雖然增產(chǎn)糧棉瓜果等上千萬噸，但隨著稀土在生物領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣，特別稀土化肥與飼料添加劑的施用，施用量大、涉及面廣，加上稀土工業(yè)的三廢與我國稀土資源的開發(fā)對周圍環(huán)境的污染，使許多原來在地殼中處于穩(wěn)定態(tài)的稀土變成易被生物利用的可溶態(tài)稀土，不可避免地進入環(huán)境，并通過各種各樣的途徑進入人體。目前就稀土生理、毒理等問題人們已開展了大量有意義的工作。稀土化合物的純度直接決定材料的特殊性能，不同潔凈度的稀土材料可以制備出不同性能要求的陶瓷材料、熒光材料、電子材料等。目前，隨著稀土提煉技術(shù)的發(fā)展，潔凈稀土化合物呈現(xiàn)出良好的市場前景，高性能稀土材料的制備對潔凈稀土化合物提出了更高要求。

氧化鋱英文名稱為Tetraterbium heptaoxide，CAS號為12037-01-3，分子式為O₇Tb₄，分子量747.69700；PSA95.97000；LogP-0.68040。熔點2340°C，密度7.3g/mLat 25°C(lit.)，無氣味的暗棕色-黑色粉末。如果吸入，請將患者移到新鮮空氣處；如果皮膚接觸，應(yīng)脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚，如有不適感，就醫(yī)；如果眼晴接觸，應(yīng)分開眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗，并立即就醫(yī)；如果食入，立即漱口，禁止催吐，應(yīng)立即就醫(yī)。

【生產(chǎn)工藝】 ^[2][3]

方法1：以HEHEHP或HDEHP為萃取劑，在鹽酸介質(zhì)中采用兩段分餾萃取工藝，先完成富鋱稀土混合物或粗純氧化鋱中的鋱/鏑分離，再使鋱與其它稀土分離，從而得到高純氧化鋱。其中各組份之比為：HEHEHP（或HDEHP）∶煤油＝1∶1-2（體積），HEHEHP（或HDEHP）濃度1.0-1.5M；該有機相經(jīng)氫氧化鈉或氨水皂化后使用，皂化度25-40%；待分離原料中鋱含量10-99.5%，其余稀土組成任意，各元素含量之和相應(yīng)為90-0.5%。采用所述萃取體系，第一段工藝的主要參數(shù)是：皂化有機相與稀土并流3-8級后成稀土皂形式進槽，料液濃度0.5-1.5M、酸度0.2-1.5N，鹽酸洗酸濃度3.0-5.5N，萃取段級數(shù)n＝30-45，洗滌段級數(shù)m＝15-30，各相流比VS∶VF∶VW＝（6.0-20.0）∶1∶（0.3-1.8）。在所述條件下，從水相出口可得到濃度0.5-1.5M、酸度0.1-1.2N的鋱前混合稀土。（VS、VF、VW分別為萃取劑、料液和洗酸體積流量）。或者在上述條件下，皂化有機相直接進槽。第二段工藝進一步分離上述水相出口物。在鹽酸洗酸濃度3.0-5.5N，萃取段級數(shù)n＝10-20，洗滌段級數(shù)m＝20-35，各相流比VS∶VF∶VW＝（6.5-18.0）∶1∶（0.35-2.0）的工藝條件下，經(jīng)常規(guī)后處理工序獲得純度高于或等于99.95%的氧化鋱產(chǎn)品。

方法2：一種氧化鋱的提取純化方法，包括如下步驟：1、待提純液配置：配置待提純氧化鋱混合 溶液；2、中間劑配置：配置延緩劑和淋洗劑，延緩劑為Cu(NO₃)₂·3H2O、水和硝酸配置而成， 淋洗劑為固體EDTA酸、水和氨水配置而成；3、分離柱準(zhǔn)備：分離柱作為離子交換的載體；4、淋洗柱轉(zhuǎn)型：對分離柱用步驟2中的延緩劑進行轉(zhuǎn)型；5、吸附操作：步驟1中配置的氧化鋱混 合溶液與分離柱進行吸附操作；6、淋洗操作：通過淋洗劑對步驟5中的分離柱進行淋洗操 作；7、對步驟6中由淋洗劑淋洗后收集的液體分批次按體積收集，并進行取樣分析純度，集 中沉淀合并收集；8、廢液處理。

【應(yīng)用】 ^[4]

氧化鋱可用作磁性材料和熒光粉的添加劑，還可用于制備各種復(fù)合材料。應(yīng)用舉例如下：

一種氧化鋱組裝碳納米管復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

1）氧化鋱溶于濃硝酸中，制備硝酸鋱晶體，室溫下，硝酸鋱晶體與濃硝酸混合，加入碳納米管，超聲分散，在120～140℃的油浴中回流3～8小時，當(dāng)被回流的混合物溫度降到室溫時，用濃度為15～70mol/l的堿溶液進行滴定，至溶液的pH值為8～10，濾膜過濾，濾出物用去離子水多次洗滌后，進一步在 60～100℃下干燥5～12小時，獲得氫氧化鋱組裝的碳納米管；

2）將步驟1）獲得的氫氧化鋱組裝的碳納米管在惰性氣氛中，從室溫升至250℃，在250℃保持1～2小時后，再升溫至400～700℃，保持0.5～3 小時，在惰性氣氛下冷卻至室溫，即為三氧化二鋱組裝的碳納米管復(fù)合材料。

其中所述的硝酸鋱晶體與濃硝酸在400～800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌混合；所述的堿溶液包括氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀等可溶性堿中的一種或其混合物；所述的堿溶液優(yōu)選氨水；所述的碳納米管的平均管徑為20～40nm的多壁碳納米管；所述的硝酸鋱晶體的摩爾數(shù)與濃硝酸的體積比為：1～3mol/L；所述的硝酸鋱晶體與碳納米管的質(zhì)量比為：2～4∶1；所用的濾膜濾孔直徑范圍是0.4～1.2μm；所述的惰性氣氛為氮氣，氬氣或氖氣中的一種或幾種，惰性氣體的流量為 0.5～5升/分鐘，升溫速度為3～10℃/分鐘。

【參考文獻】

[1] 申泮文，王積濤 主編.化合物詞典.上海：上海辭書出版社.2002.

[2] 李標(biāo)國；嚴(yán)純?nèi)A；魏兆杰.分餾萃取法生產(chǎn)高純氧化鋱CN89108954.3，申請日1989-12-04

[3]丁海燕；朱冠成；陸梅；焦登高；高為正；姜愛國；高為群.一種氧化鋱的提取純化方法. CN201611138523.8，申請日2016-12-12

[4] 曹慧群；朱美芳；李耀剛.一種氧化鋱組裝碳納米管復(fù)合材料的制備方法. CN200510025140.5，申請日2005-04-18