一种无水溴化镧的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备无水溴化镧的方法，所述方法包括：（1）将溴化铵与氧化镧均匀混合；（2）将步骤（1）所得混合物于具有一定密闭性的密闭环境下加热，得无水溴化镧。本发明专利技术所述方法原料易得、成本较低；制备工艺简单、流程短，制备过程容易控制，产品收率高，生产成本低；所制备的无水溴化镧的纯度高，纯度可达99.5%，可用于溴化镧闪烁晶体的制备，具有很好的工业和商业前景。

【技术实现步骤摘要】
一种无水溴化镧的制备方法
本专利技术涉及无机材料的制备
，具体涉及一种无水溴化镧的制备方法。
技术介绍
以Ce3+离子激活的溴化镧晶体(LaBr3:Ce3+)是近年来发展起来的一种新型的无机闪烁晶体。与同类晶体相比较，该晶体具有较高的光产额、较好的能量分辨率、较快的衰减时间、非线性响应小等优点；相较于传统的NaI(TI)晶体，以Ce3+离子激活的溴化镧晶体具有很多优异的性质，具有工业化和商业化的可行前景，有望全面取代传统的NaI(TI)晶体，从而在医疗仪器、高能物理实验研究、油井勘探和安全稽查等领域得到广泛应用。无水溴化镧的制备是上述溴化镧晶体制备的关键环节之一。目前制备无水溴化镧的方法有以下几种：(1)化学气相反应传输法。杨冬梅在文献[详见文献：杨冬梅，于锦，蒋军辉，王之昌。由氧化镧直接制备无水溴化镧[J]。材料与冶金学报，2003,2（2）：113-114；杨冬梅，于锦，蒋军辉，王之昌。由稀土氧化物直接制备无水稀土溴化物[J]。稀土，2004，25（2）：8-9]中详细描述了该方法：将氧化镧、液溴和铝粉的混合物置于长石英管的高温区进行反应，得到无水溴化镧和氧化铝的混合物。过量的铝粉和液溴反应生成Al2Br6气体，在一定温度下无水溴化镧与Al2Br6反应生成气体LaAl3Br12，气体LaAl3Br12向低温区移动并在低温区分解得到纯度较高的无水溴化镧。该方法工艺复杂，反应时间长（约24小时），产物产率低（约26.8%）。(2)水合溴化镧络合脱水法。孙同山在文献【详见文献：孙同山，赵玉亭，王茜，李瑞梅。水合溴化镧的脱水动力学及与二甲基亚砜配合物的合成和热分析研究[J]。中国稀土学报，1994,12（3）：213-217】中详细描述了该方法：首先以水合溴化镧与二甲基亚砜为原料制备了两者的配合物，然后将该配合物在一定温度下加热进行脱水以制备无水溴化镧。实验结果表明，在静态空气气氛下，在211～312℃温度范围内生成无水溴化镧；但是，当温度升高至520℃以上时，无水溴化镧被空气中的氧气和水蒸气完全氧化为溴氧化镧（LaOBr）。该方法得到的无水溴化镧烧结性差，在储存的过程中很容易重新吸水。（3）水合溴化镧程序升温法制备无水溴化镧。该方法在专利CN201110344581.7中有详细描述，该方法是用氯根含量为＜20ppm的碳酸镧，用40%氢溴酸溶解，碳酸镧与氢溴酸的重量比1∶1.6，经浓缩、结晶得到LaBr3·6H2O；LaBr3·6H2O与NH4Br按重量比1∶0.8在混料机中混合，用水喷射泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，温度在室温～410℃，控制分段升温速度和保温时间，得到无水溴化镧。该方法对反应环境要求极为严苛，需要保证很高的真空度，另外，反应过程的控制复杂，需要严格控制分段升温速度和保温时间。（4）水合溴化镧溴化氢气氛保护脱水法。该方法是将水合溴化镧在溴化氢气氛保护下进行脱水以制备无水溴化镧。根据化学平衡原理，溴化氢气体的存在能够大大抑制水合溴化镧脱水后期水解反应的发生，并且能够将水解产物重新转化为无水溴化镧，从而保证了产物无水溴化镧的纯度。该方法中溴化氢的用量很大，对设备的耐腐蚀性要求较高，含水蒸气的溴化氢尾气的解析提纯难度高，从而导致该工艺方法复杂、生产成本非常高。随着溴化镧闪烁晶体的发展，对原料无水溴化镧的需求也日益迫切。由于无水溴化镧高温水解性极强，其制备过程对周围环境中氧气和水蒸气含量控制要求极为苛刻，导致目前高纯度无水溴化镧生产工艺复杂，过程控制难度大，产品成本很高，制约了溴化镧闪烁晶体的发展。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种高纯度的无水溴化镧的制备方法，该方法以氧化镧和溴化铵为原料，原料廉价、易得，制备工艺简单，所制得无水溴化镧纯度大于99.5%，可作为制备溴化镧晶体(LaBr3:Ce3+)的原料。为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种制备无水溴化镧的方法，包括如下步骤：（1）将溴化铵与氧化镧均匀混合；（2）将步骤（1）所得混合物于具有一定密闭性的密闭环境下加热，得无水溴化镧。上述方法中，作为优选，步骤（1）中所述溴化铵与氧化镧的质量比大于1.80；进一步优选地，所述溴化铵与氧化镧的质量比为1.80～36.10:1.00；例如，根据本专利技术的某些实施方案，所述溴化铵与氧化镧的质量比为2.00、6.00、10.00、14.00、18.00、22.00、26.00、30.00、34.00。更进一步优选地，所述溴化铵与氧化镧的质量比为2.98～14.44：1.00；例如，根据本专利技术的某些实施方案，所述溴化铵与氧化镧的质量比为：3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、7.50、8.00、8.50、9.00、9.50、10.00、10.50、11.00、11.50、12.00、12.50、13.00、13.50、14.00。上述方法中，步骤（2）所述的“具有一定密封性的密闭环境”是指可以有效地抑制溴化铵的挥发和分解，并可以有效隔绝产物无水溴化镧与空气中氧气和水蒸气接触的密闭环境，该密闭环境具有一定的密封性。可以采用本领域技术人员能够获知的任何能够使氧化镧和溴化铵的混合物处于相对密封环境的方式，例如将所述混合物直接置于坩埚或其它具有一定密封性的容器中。优选地，通过在所述混合物上放置覆盖物来实现所述具有一定密闭性的密闭环境。进一步优选地，所述覆盖物为固体粉料或多孔材料；具体地，将固体粉料或多孔材料覆盖于所述混合物上方后，再放置于具有一定密封性的容器中。本专利技术所述固体粉料均可市售得到，对粒径没有特殊限制。所述覆盖物的作用如下：（1）有效地抑制溴化铵的挥发和分解，使得溴化铵能充分与氧化镧发生反应，提高溴化铵的利用率；（2）有效地隔绝反应产物无水溴化镧与空气中氧气和水蒸气的接触，避免无水溴化镧在高温下发生水解反应。更进一步优选地，所述固体粉料为氯化钾、氯化钠、氯化钡、氯化钙、氧化铝、石英砂、氧化镁、氧化镧、溴化铵、氯化铵的任意一种或几种的混合物，所述多孔材料为陶瓷多孔材料、碳化硅多孔材料、氧化硅多孔材料、硅铝酸盐多孔材料、氧化铝多孔材料、氧化钛多孔材料、氧化锆多孔材料、氧化锰多孔材料、氧化铁多孔材料、磷酸盐多孔材料、硫化物多孔材料；在本专利技术的一些实施方案中，所述覆盖物为氧化铝或石英砂或氯化钾或氯化钡或多孔陶瓷，在本专利技术的另一些实施方案中，所述覆盖物为氧化镧和溴化铵的混合物或石英砂和氧化铝的混合物或氧化镁和氯化铵的混合物。优选地，所述覆盖物的厚度大于4mm，例如为：5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm。进一步优选地，所述覆盖物的厚度大于8mm，例如为：9mm、13mm、18mm、23mm、28mm、33mm、38mm、43mm、48mm、53mm。优选地，步骤（2）所述加热为：首先在250～500℃加热1.0～4.0小时，然后在500～850℃加热0.5～3.0小时。根据本专利技术的某些实施方案，所述加热温度250～500℃例如为280℃、310℃、340℃、370℃、400℃、430℃、460℃、49本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备无水溴化镧的方法，包括如下步骤：（1）将溴化铵与氧化镧均匀混合；（2）将步骤（1）所得混合物于具有一定密闭性的密闭环境下加热，得无水溴化镧。

【技术特征摘要】
1.一种制备无水溴化镧的方法，包括如下步骤：(1)将溴化铵与氧化镧均匀混合；(2)将步骤(1)所得混合物于具有一定密闭性的密闭环境下加热，得无水溴化镧；步骤(2)中，通过在所述混合物上放置覆盖物来实现所述密闭环境；所述覆盖物为固体粉料或多孔材料；所述覆盖物的厚度大于4mm；步骤(2)所述加热为：首先在400～450℃加热1.0～2.0小时，然后在550～700℃加热0.5～2.0小时。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述溴化铵与氧化镧的质量比大于1.80。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溴化铵与氧化镧的质量比为1.80～36.10:1.00。4.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢旭晨，张志敏，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11