CN1019097B - 六方双锥氧化钪晶体的制备方法 - Google Patents

六方双锥氧化钪晶体的制备方法

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Abstract

本发明公开了六方体双锥氧化钪晶体粉末及其制备方法。制备方法是在氯离子和铵离子存在下在含钪的酸性水溶液中形成草酸钪，然后收集草酸钪沉淀，焙烧。六方体双锥氧化钪晶体粉末用于制造阴极射线管的电子枪。

Description

本发明涉及六方双锥氧化钪晶体粉末和其制备方法，六方双锥氧化钪晶体粉末适于制造阴极射线管的电子枪。
下面是已知的制备氧化钪的方法。
（a）加入氢氧化铵、氢氧化钠或类似化合物，使含钪的酸性水溶液水解，生成氢氧化钪沉淀，收集沉淀，进行焙烧，得到氧化钪。
（b）在含钪的酸性水溶液中加入碳酸钠、碳酸铵或类似化合物，生成碳酸钪沉淀，收集沉淀，进行焙烧，得到氧化钪。
（c）在含钪的酸性水溶液中加入草酸，生成草酸钪沉淀，收集沉淀，进行焙烧，得到氧化钪。
在（a）和（b）法中，所得到的沉淀是胶态的，过沪极其困难，不可能有效地回收氧化钪。再者，由焙烧氢氧化钪或碳酸钪而得到的氧化钪是处于凝结状态的，粉碎研磨时会变成粗颗粒和极细颗粒的混合物，即不可能得到颗粒大小均匀分布的氧化钪。
由（c）法得到的草酸钪易于过滤，但是这样制得的草酸盐经热分解而得到的氧化钪粉末是平面的或柱状的。
总而言之，具有六方双锥晶体的氧化钪粉末是过去未曾制得过的。
我们试图用改变母液的组成和适当选择使用的草酸化合物的方法来改进（c）法，以便得到过滤性好的草酸钪沉淀，从而发现，在氯离子和铵离子存在下生成的草酸钪沉淀就能得到六方双锥晶体的氧化钪粉末。
本发明提供六方双锥氧化钪晶体粉末，也提供制备六方双锥氧化钪晶体粉末的方法，该方法包括在氯离子和铵离子存在下自含钪的酸性水溶液中生成草酸钪，收集沉淀并进行加热。
本发明的最佳实施方案是：（a）将草酸和氧化铵加入含钪的硝酸或硫酸溶液中使草酸钪沉淀;（b）将草酸铵加入含钪的盐酸溶液中使草酸钪沉淀。
本发明的含钪酸性溶液是将氧化钪、氢氧化钪、碳酸钪等溶于盐酸、硝酸或硫酸等酸中，草酸钪在氯离子和铵离子的存在下在上述含钪的酸性溶液中形成。
上述含钪的溶液的pH须不高于4，并且在形成沉淀时，其pH最好应接近1。在pH接近1时，草酸钪的溶解度最小，因此容易形成沉淀，可以达到高产率。pH高于4时，初始原料氧化钪是不溶解的。
如使用盐酸溶液，则不必加氯离子;如酸性溶液是用硝酸或硫酸配成的，则加入盐酸或氯化物盐。优先选择的氯化物是氯化铵，此盐可在反应体系中同时引入铵离子和氯离子。象氯化钠、氯化钾之类的金属盐是不需要的，因为这会不能避免地要从母液中将这些金属引入草酸钪沉淀，并妨碍了高纯氧化钪的生产。
铵离子可以用调节pH用的氢氧化铵引入反应体系，或者若以草酸铵作沉淀剂时也可引入铵离子。
若以含钪的盐酸溶液作为钪源、以草酸铵作为沉淀剂，则不需任何分别的步骤便可加入氯离子和铵离子。
上述氯离子和铵离子的作用还不完全清楚，但只有在氯离子和铵离子二者均存在时才可能得到六方双锥氧化钪晶体粉末，只用其中之一种离子则不能得到这种氧化钪粉末。
需要加入的氯离子和铵离子的量没有特别限制。
沉淀的形成可以在室温，也可以在高温。在室温下，沉淀能在几分钟内形成，但如果当沉淀形成时加热反应体系，则形成沉淀所需的时间有所缩短。
所形成的草酸沉淀最好是在母液中陈化30分 钟或30分钟以上。
沉淀的收集一般采用过滤的方法，但可采用任何其它方法（包括倾泻法）。
将沉淀收集后并进行焙烧或热分解便得到六方双锥氧化钪晶体粉末。通常，焙烧温度为650-900℃，加热时间为2小时是满意的。用上述焙烧处理所得到的氧化钪粉末不是烧结的而是平均细度为8-12μm的细粉末。
用本发明的方法可以容易地自含钪的酸性溶液制备六方双锥氧化钪晶体粉末。
特别是在含钪的硝酸或硫酸溶液中加入草酸和氧化铵形成草酸钪后得到的氧化钪粉末或在含钪的盐酸溶液中加入草酸铵形成草酸钪后得到的氧化钪粉末，其中没有被象碱金属这样的金属杂质所污染，因此它是高纯度产品。
图1和2为扫描电子显微照片，显示了分别由实例1和实例2所得到的氧化钪粉末颗粒结构。
图3至图5的扫描电子显微照片，显示了分别由对比实例1、2和3所得到的氧化钪粉末颗粒结构。
现以优选的工作实例和对比实例对本发明进行详细说明。
实例1
将120ml盐酸和60ml水加到12g氧化钪中，将其加热溶解。将溶液煮沸，水和盐酸挥发后，使溶液体积减少至40ml，然后加水至此浓溶液中，配成1升pH为1的溶液，将此溶液加热至60℃，加入37.8g-水合草酸铵以形成草酸钪沉淀。沉淀在母液中陈化1小时后，过滤收集，在空气中于900℃下焙烧2小时。如此得到的氧化钪粉末的扫描电子显微照片示于图1。由此照片可知，该粉末由六方双锥晶体组成。用X射线衍射法分析（philipsPw-1700）确证，此物质为氧化钪。
实例2
将120ml浓硝酸和60ml水加入12g氧化钪中，加热溶解，将溶液煮沸，挥发掉水及硝酸，使溶液体积减至40ml。然后在此浓溶液中加入900ml水，再加入40g氧化铵，将溶液的pH值调至1。加入33.6g二水合草酸以沉淀草酸钪。沉淀在母液中陈化1小时后，用与实例1相同的方法处理，得到氧化钪粉末。如此得到的氧化钪粉末的扫描电子显微照片示于图2。从照片可知，此粉末由六方双锥晶体组成。用X射线衍射分析确证，此物质为氧化钪。
实例3
将120ml盐酸和60ml水加入12g氧化钪中，加热使其溶解。将溶液煮沸，挥发掉水和盐酸，使其体积减至40ml。然后加氨水将溶液的pH调至1。将此溶液按与实例1相同的方法处理，得到氧化钪粉末。此产品的扫描电子显微照片几乎与图1相同。因此，此粉末由六方双锥晶体组成，同样，此物质经X射线衍射分析确证为氧化钪。
对比实例1
将100ml浓硝酸和60ml水加入20g氧化钪中，加热将其溶解。将溶液煮沸，挥发掉水和硝酸，使溶液体积减至60ml，然后在此浓溶液中加入水，使其体积达900ml，加入氨水将溶液的pH调至1。然后在溶液中加入56g二水合草酸，搅拌1小时，按与实例1相同的方法处理此混合物，得到氧化钪粉末。由此所得的氧化钪粉末的扫描电子显微照片示于图3，由照片可看出，此对比实例所得的氧化钪粉末是柱状并且结晶性低劣。
对比实例2
在按相同于实例1的方法制备的pH为1的含钪盐酸溶液中，加入氢氧化铵，将其pH调至8，过滤收集形成的氢氧化钪，在空气中于700℃下焙烧，所得到的氧化钪扫描电子显微照片示于图4。从照片可以看到，此氧化钪结晶性低劣，粒度也不均匀。
对比实例3
在按相同于实例1的方法制备的pH为1的含钪盐酸溶液中加入碳酸铵，将其pH调至8。然后过滤收集形成的碳酸钪，在空气中于700℃下焙烧，所得氧化钪的扫描电子显微照片示于图5，从照片可见，此氧化钪的结晶性低劣。

Claims (4)

1、一种制备六方双锥氧化钪晶体粉末的方法，该方法包括在氯离子和铵离子存在下自含钪的酸性水溶液中形成草酸钪；收集形成的沉淀并在650-900℃的温度下进行焙烧使其转变成氧化物。
2、根据权利要求1的方法，其中草酸钪沉淀的形成是将草酸和氯化铵加入含钪的硝酸或硫酸溶液中。
3、根据权利要求1的方法，其中草酸钪沉淀的形成是将草酸铵加入含钪的盐酸溶液中。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述的草酸钪沉淀是在母液中陈化。
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PB01 Publication
C13 Decision
GR02 Examined patent application
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C15 Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993)
OR01 Other related matters
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee