一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末及制备方法技术

本发明专利技术公开了属于微光夜视仪用碱源释放剂技术领域的一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末及制备方法。所述铬酸盐晶体粉末纯度高达99.99％以上，晶粒尺寸为1‑350μm。本发明专利技术制备的铬酸盐纯度较高，粒径可以调控并且产品粒径尺寸分布均一，晶型完整；同时通过超声功率及重结晶的蒸发速率的控制可以有效防止爆发形成核，更有利于最终产品纯度的提高，可有效应用于第三代微光夜视仪中碱金属释放剂的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末及制备方法
本专利技术属于微光夜视仪用碱源释放剂
，具体涉及一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末及制备方法。
技术介绍
碱金属铬酸盐作为重要的工业化学用品，因其多样化的种类及特性，被广泛应用于军工、航天、医药等许多行业。其中特别在高纯度金属制造、光电倍增管、光电阴极制造、微波夜视技术以及特种电光源这一类精密仪器的制造中占据重要地位。这类精密器件的性能的优劣主要取决于原料特性。以铬酸铯在光电阴极管中的应用为例，光电阴极具有高光谱响应频宽、高灵敏度、较小的感应电流、高一致性及稳定性等特性，这些特性需要碱金属释放剂(锂、钠、钾、铷、铯等)与锆铝16合金粉作为还原剂发生反应，通过控制激活电流在光电阴极表面蒸镀膜层均匀、纯度极高的碱金属膜。因此碱金属铬酸盐的纯度是制备碱金属释放剂的关键之一。目前制约市场上碱金属铬酸盐产品纯度的原因有以下几种。首先，我国有关碱金属铬酸盐研发技术起步晚于国外，并且早期研究基本为国防、军工服务，缺乏高纯材料支取和应用开发研究，从而导致市场研发活力不足；此外，目前国内市场上的产品中的杂质离子没有针对性检测方法，进一步导致了产品纯度不理想；最后，现阶段制备工艺方法以小型实验为主，从事基础性研究极少，因此高纯度铬酸盐制备相关的基础数据绝大多数均引自于外国，这些基础数据往往制约了铬酸盐结晶过程研究，进而影响最终产物的纯度。自身未能形成规模，市场又缺乏活力，种种原因导致高纯碱金属铬酸盐国产与国外竞争的结果处于明显劣势。市面上绝大多数的碱金属铬酸盐产品无论从产品纯度还是晶型等各方面都远远落后于国外产品，极大程度上限制了其发展和应用。以铬酸铯为例，现有铬酸铯主要提纯技术中，因其在室温下溶解度高达74g/100ml水，极大的饱和溶液浓度导致在其蒸发结晶过程中爆发性成核，包覆大量溶液中杂质，因此很难将纯度提高到99.99％以上。针对上述问题，该专利技术通过在蒸发结晶过程中添加超声辅助进行结晶工艺，利用超声起晶辅助成核。通过超声工序，提供了结晶驱动力。首先降低了溶液介稳区宽度，避免了因过高的溶解度导致的蒸发结晶过程中爆发形成核容易包覆杂质的问题，其次保证了结晶过程中容器壁表面不形成晶核。成功的制备了纯度高达99.99％以上的碱金属铬酸盐，并通过后续研磨工艺对晶粒尺寸进行进一步调控。所制得超高纯度微米级铬酸盐粉末可应用于碱金属释放剂的制备，是第三代夜视仪中制造夜视管的理想解决方案。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末，所述铬酸盐晶体粉末纯度高达99.99％以上，晶粒尺寸为1-350μm。一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末的制备方法，包括：1)将铬酸酐溶液逐滴加入碱盐溶液中，搅拌并过滤去除不可溶性杂质，得到混合溶液；2)向混合溶液滴加乙醇溶液进行溶析结晶，搅拌，进行第一次离心过滤，重复该步骤，得到铬酸盐晶体粗粉；3)将铬酸盐晶体粗粉加入高纯水中得到过饱和溶液，在超声环境下进行蒸发结晶得到铬酸盐晶浆，重复该超声环境下蒸发结晶过程；对其进行第二次离心、过滤、干燥，得到铬酸盐晶体；4)利用球磨机干磨工艺对铬酸盐晶体进一步破碎，以控制族中产品粒度，得到所述铬酸盐晶体粉末。所述碱盐包括碳酸钾、碳酸钠、碳酸铷、碳酸铯、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化铯中的一种或多种；所述铬酸盐为铬酸钾、铬酸钠、铬酸铷、铬酸铯中的一种或多种。所述碱盐溶液和铬酸酐溶液的质量分数均为20-80％。所述步骤1)搅拌速度为2000-3000rpm，混合溶液pH为7.4。所述步骤2)乙醇溶液的滴加流速为20ml/min，搅拌速度为1000-1500rpm；离心转速为7000rpm，离心时间为3-8min；重复次数为3次以上；所述步骤3)超声功率为0-400W，超声时间为0.5-2min，离心转速为4000rpm，离心时间为2min；重复次数为6次以上；所述步骤3)蒸发过程在旋转蒸发仪中进行；具体的，旋转速度为80-160rpm，蒸发温度为40-100℃；所述步骤4)干磨工艺中，球料质量比为50：1，频率为34Hz，球磨时间为4-8h。高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末的应用，应用于第三代微光夜视仪用碱源释放剂。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术采用高纯度原材料作为反应物，结晶环境作为反应条件，可以有效从根本上防止外界杂质的引入，避免了因异物导致的成核及团聚。2.本专利技术采用乙醇溶析结晶和蒸发结晶两种结晶方法，先后制备出铬酸盐粉末粗粉和精粉，有效去除了溶液中的可溶性杂质。3.本专利技术采用了控制超声波辅助结晶以及消除细晶，可以降低介稳区宽度，有效缩短结晶诱导期，晶粒尺寸分布更加均匀，并且通过控制超声功率及超声时间实现了对晶粒尺寸大小的调控。超声功率越高，晶粒平均尺寸越小；超声功率越低，晶粒平均尺寸越大；在无超声作用条件下，通过溶析及蒸发结晶产生的晶粒尺寸分布不均匀。同时，超声的分散作用可以有效避免结晶在结晶容器内表面沉积，使得溶液中受热分布更加均匀，蒸发速率更加稳定，制得的精制铬酸盐粉末后，通过球磨工序控制最终粉体粒度，可应用于第三代微光夜视仪中碱金属释放剂的制备。4.本专利技术中残留的铬酸盐母液可以回收，返回结晶步骤回收多余的铬酸盐，减少浪费，降低了排污过程中处理铬酸根的高昂成本；溶析结晶中的乙醇废液可以通过蒸馏方式回收乙醇，提高乙醇的利用率。5.本专利技术制备的铬酸盐纯度较高，粒径可以调控并且产品粒径尺寸分布均一，晶型完整；同时通过超声功率及重结晶的蒸发速率的控制可以有效防止爆发形成核，更有利于最终产品纯度的提高。6.本专利技术通过在蒸发结晶工序中添加超声辅助工序，成功的制备了纯度高达99.99％以上的碱金属铬酸盐，并通过后续研磨工艺实现了对晶粒尺寸进行调控，制备出晶粒尺寸为1-350μm的铬酸盐晶体粉末。附图说明图1为酒精溶析所得铬酸铯晶粒尺寸图；图2为60℃恒温蒸发辅以200W超声处理所得铬酸铯晶粒尺寸分布图；图3为60℃恒温蒸发辅以400W超声处理所得铬酸铯晶粒尺寸分布图；图4为100℃恒温蒸发辅以200W超声处理所得铬酸铯晶粒尺寸分布图；图5为九种含量高于10ppm杂质分布图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：实施例1选用纯度为99.9％的一水合氢氧化铯和99％的三氧化铬作为反应物，分别溶于去离子水中配置成2M和1M的铬酸和氢氧化铯溶液；将铬酸溶液以10ml/min的流速等比例加入到氢氧化铯溶液中配置成10ml浓度为1M的铬酸铯溶液。取30ml乙醇，以20ml/min的流速逐滴加入到上述溶液中并振荡溶液，析出大量黄色铬酸铯晶体；经过离心、过滤、干燥后的粉末通过激光粒度仪测试，如图1所示，最终得到晶粒尺寸D50为15.4±0.3微米，D90为40.3±0.3微米的铬酸铯晶体粉末。结果表明，适用酒精溶析得到的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末，其特征在于，所述铬酸盐晶体粉末纯度高达99.99％以上，晶粒尺寸为1-350μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末，其特征在于，所述铬酸盐晶体粉末纯度高达99.99％以上，晶粒尺寸为1-350μm。


2.一种权利要求1所述的尺寸可控的高纯度碱金属铬酸盐晶体粉末的制备方法，其特征在于，包括：
1)将铬酸酐溶液逐滴加入碱盐溶液中，搅拌并过滤去除不可溶性杂质，得到混合溶液；
2)向混合溶液滴加乙醇溶液进行溶析结晶，搅拌，进行第一次离心过滤，重复该步骤，得到铬酸盐晶体粗粉；
3)将铬酸盐晶体粗粉加入高纯水中得到过饱和溶液，在超声环境下进行蒸发结晶得到铬酸盐晶浆，重复该超声环境下蒸发结晶过程；对其进行第二次离心、过滤、干燥，得到铬酸盐晶体；
4)利用球磨机干磨工艺对铬酸盐晶体进一步破碎，以控制族中产品粒度，得到所述铬酸盐晶体粉末。


3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述碱盐包括碳酸钾、碳酸钠、碳酸铷、碳酸铯、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化铯中的一种或多种；所述铬酸盐为铬酸钾、铬酸钠、铬酸铷、铬酸铯中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述碱盐溶液和铬酸酐溶液的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昊瑾，何学良，张庆猛，杨志民，杨剑，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11