14507-19-8 / 氫氧化鑭

【概述】

氫氧化鑭（La(OH)3）是白色固體，屬于六方晶系，難溶于水，易吸收空氣中的CO2，具有優(yōu)異的光，電，磁性能，并且被人們作為催化劑，吸附劑，熒光劑等得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)在玻璃、陶瓷、電子工業(yè)等領(lǐng)域，也有著廣泛的使用。納米結(jié)構(gòu)氫氧化鑭具有較大的比表面積，獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，可以與與其他元素形成鑭配合物，從而與反應(yīng)物更加完善的發(fā)生反應(yīng)，極大地提高其催化活性。并且當(dāng)受到外界光照時(shí)，La(OH)3半導(dǎo)體粒子的能帶結(jié)構(gòu)使其一個(gè)光子吸收的光照能量 hv，當(dāng)這個(gè)能量大于禁帶寬度或者等于禁帶寬度時(shí)，La(OH)3半導(dǎo)體中的價(jià)帶電子受到激發(fā)從價(jià)帶躍遷進(jìn)入導(dǎo)帶，從而在 La(OH)3內(nèi)部形成電子-空穴對(duì)，在電場(chǎng)作用下，這些光生電子-空穴通過(guò)擴(kuò)散方式發(fā)生分離，并遷移到 La(OH)3粒子的不同位置，而這些激發(fā)態(tài)的電子和空穴能夠與吸附在半導(dǎo)體粒子表面上的電子供體和電子受體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而具有氧化有機(jī)污染物的能力。

【理化性質(zhì)】

白色固體，屬于六方晶系，難溶于水，易吸收空氣中的CO2，具有優(yōu)異的光，電，磁性能。

【制備方法】

1.水熱法 水熱法是在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水與其他鹽類相混合形成溶劑（或者成為礦化劑），通過(guò)控制反應(yīng)溫度和壓力改變晶體溶解度在液相體系中培育晶體的方法。通過(guò)該方法可對(duì)單分散的納米材料進(jìn)行形貌和尺寸的控制，并保持其這些顆粒在最高的分散性條件下仍具有一致的化學(xué)性質(zhì)，將超硬或難熔超低溶解度材料的制備技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。以硝酸鑭和氫氧化鉀為原料，成功制備出了直徑約為10nm，長(zhǎng)度在100~300nm之間的六方相氫氧化鑭納米線。

2.水熱 LSS 法 LSS 擴(kuò)散水熱反應(yīng)法是一種在水熱法上改良的新穎制備納米材料的方法。利用此方法，在水熱合成的過(guò)程當(dāng)中，反應(yīng)物能在液相、固相和溶液相交界面處發(fā)生一種相擴(kuò)散和分離。

3.沉淀法 沉淀法通常是指將沉淀（溶液狀態(tài)下混合不同物質(zhì)，再利用沉淀劑從混合溶液獲得的納米級(jí)前驅(qū)體沉淀物）進(jìn)行干燥或煅燒制備納米顆粒的技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)方法：取一定量的La(NO3)3溶液,加入適量分散劑,在電磁攪拌的同時(shí),滴加氨水至pH=7.0～ 8.0,生成膠狀的稀土氫氧化物沉淀。在溫度為80℃～90℃攪拌2小時(shí),然后放置過(guò)夜,過(guò)濾,得膠狀沉淀,此沉淀先用蒸餾水洗2次,再用乙醇洗2次,在100℃～120℃下烘干,送粒度室分析其粒度。

4.微乳液法 微乳液法是有表面活性劑、水和油組成，將相互不溶解的溶劑在表面活性劑的包圍下，分散在油相當(dāng)中形成乳液，從而制備得到納米粒子的方法。利用反相微乳液法，以硝酸鑭（La(NO3)3）、氨水分別為原料，加入其他有機(jī)溶劑，分別制得硝酸鑭微乳液和氨水微乳液，再將兩者均勻混合，成功制備出了納米氫氧化鑭(La(OH)3)。

5.離子膜電解法 離子膜電解法為了達(dá)到提純以及電化合成等目的，利用離子交換膜，讓一種電荷電子通過(guò)，阻止與其相反的電荷電子通過(guò)的一種方法。利用陰離子交換膜電解方法成功制備出 La(OH)3粉體。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：離子膜電解法可以在陰極上制備出 La(OH)3沉淀，并且 La(OH)3的沉淀量隨電流密度和電解時(shí)間增加而提高，相比較電解液中加入添加劑并為增加氫氧化鑭粉體的產(chǎn)量。值得注意的是，電流密度太高將造成電極邊緣的氫氧化鑭變成氧化鑭。離子膜電解法在工業(yè)提純氫氧化鑭方向上還是有一定應(yīng)用的。但是，該方法制得的氫氧化鑭并不具有納米尺度，因而不具備優(yōu)良的具有應(yīng)用價(jià)值性能。

6.噴霧熱解法 以H2O2為助劑，對(duì)氯化鑭溶液通過(guò)噴霧熱解法制備氫氧化鑭：實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用自制的噴霧熱解系統(tǒng)( 如圖1所示) ，由噴霧系統(tǒng)、焙燒爐、產(chǎn)物回收系統(tǒng)及酸回收系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)二流體噴頭載氣將稀土溶液霧化噴霧爐管，在爐管內(nèi)霧滴停留時(shí)間為微秒級(jí)，產(chǎn)物顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，分離后氣體經(jīng)氣液分離冷凝收酸器，在集酸器內(nèi)收集到高濃度鹽酸。

圖1為氯化物溶液噴霧熱解系統(tǒng)設(shè)備圖

【應(yīng)用】　

氫氧化鑭在工業(yè)中有著廣泛的用途，多被用作三元催化劑。同時(shí)在玻璃、陶瓷、電子工業(yè)等領(lǐng)域，也有著廣泛的使用。由于氫氧化鑭在加熱干燥時(shí)很容易脫出水分并分解，所以氫氧化鑭還可以作為生產(chǎn)氧化鑭的原材料。在提高 PVC材料的熱穩(wěn)定性和電絕緣性上，氫氧化鑭都有著良好的性能。La( OH)3是鑭產(chǎn)品的重要中間產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)煅燒處理可得到La2O3，而且在整個(gè)加熱分解的過(guò)程中除了氧化鑭的生成之外，副產(chǎn)物只有水，所以氫氧化鑭可以作為氧化鑭生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料。

【主要參考資料】

[1]劉治平,王曉鐵.氫氧化鑭和氫氧化釹微粉的制備[J].稀土,2004(03):39-41.

[2]邊雪,王振峰,王金玉,吳文遠(yuǎn).噴霧熱解法制備氫氧化鑭[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,36(07):966-969.

[3]符馨元. 微波水熱法制備氫氧化鑭粉體的工藝及性能研究[D].陜西科技大學(xué),2014.