氧化铽的主要应用

背景及概述^[1]

铽在十五种稀土元素中属于中、重稀土，在地壳中含量很低，仅为1.1ppm，即便是在含铽最高的高钇离子型重稀土矿中，铽的含量也仅占总稀土的1.1-1.2%。一般的中钇富铕料中铽的含量在0.6-0.8%，至于以轻稀土为主的我国北方矿中铽的含量在总稀土中的含量不足0.01%。正是由于铽的稀缺和贵重，因而其应用领域相当局限，但是，随着电子信息产业的迅猛发展，铽基稀土的新型功能材料应运而生，铽的许多优异特性使其成为新型功能材料中不可缺少的一员，并且在某些领域中处于其它材料无可取代的地位。由于铽稀少，所以价格昂贵，且制备高品位铽较为困难，因此，人们迫切希望找到一种制备成本低的方法。氧化铽化学式Tb2O3。分子量365.85。白色立方系固体。不溶于水、碱溶液，易溶于稀酸。水悬浮液呈碱性，在空气中能吸收二氧化碳生成碱式碳酸盐。制法：将氢氧化铽加热分解，或由金属铽在空气中燃烧，常生成高氧化态的铽氧化物TbO1.2-2，再用还原剂进行还原可得。氧化铽可用作磷光体激活剂。

性状

应用^[2-3]

氧化铽作为一种主要的功能材料，用于制作金属铽，磁光玻璃、荧光粉、磁光贮存材料，化工添加剂等。

1）制备一种磁光氧化铽透明陶瓷。先将氧化铽微米粉体加入硝酸中溶解形成Tb(NO3)3，加水稀释得Tb(NO3)3溶液；再将(NH4)2SO4加入到稀释后的Tb(NO3)3溶液中得母液；然后用沉淀剂滴加到母液中搅拌，至母液的pH值为7.5~8.5；继续搅拌，静止陈化；过滤得到的沉淀物，将沉淀物冲洗、干燥、研磨过筛、煅烧；成型；真空热压烧结得到磁光氧化铽透明陶瓷。本发明均是在较低的烧结温度下制备出磁光氧化铽陶瓷，经济节能效果明显。采用真空热压烧结的方法，很好的控制了气孔的排出，不至于烧结生长太快，导致气孔被包裹到晶粒的内部，真空还原状态下很好的控制Tb离子的价态统一，陶瓷致密度高、晶粒尺寸小、尺寸分布均匀，磁光性能好。

2）制备一种氧化铽组装碳纳米管复合材料，将氧化铽溶于浓硝酸中，制备硝酸铽晶体，室温下，碳纳米管加入在含有硝酸铽的浓硝酸中，超声分散，在120~140℃的油浴中回流3~8小时，当被回流的混合液温度降到室温时，用15~70mol/L的可溶性碱进行滴定，滤膜过滤，洗涤、在60~100℃下干燥5~12小时；在惰性气氛中，从室温升至250℃，在250℃保持1~2小时后，再升温至400~700℃，保持0.5~3小时，冷却至室温，即为三氧化二铽组装的碳纳米管复合材料。本发明方法简单，具有良好的催化性、电性能和光学性能，在催化剂、传感器、纳米光电子器件等领域具有良好的应用前景。

制备^[4]

一种高纯氧化铽的制备方法，包括以下步骤：

A）制备混合稀土氯化物溶液，将由市售渠道获得的混合稀土氧化物、质量百分比浓度为30%的盐酸以及纯水即去离子水按重量比1∶2∶2投入带有搅拌装置和加热装置的容器如加热搅拌釜中搅拌，藉以使混合稀土氧化物溶解，经过滤后得到混合稀土氯化物溶液，在本步骤中，搅拌装置的搅拌速度控制为150rpm，搅拌时间控制为8h，加热装置的加热温度控制为70℃，所述的混合稀土氧化物优选使用我国南方的离子型混合稀土氧化物；

B）制备分离料，将由步骤A）得到的混合稀土氯化物溶液加入到带有搅拌装置的容器如搅拌釜中持续搅拌，并且在持续搅拌的状态下以滴加方式滴加质量百分比浓度为30%的液碱调节pH值至4，液碱的滴加时间为3h，之后加入去离子水搅匀，得到分离料，本步骤中所述的持续搅拌的搅拌速度为80rpm，搅拌时间为3h，分离料的摩尔浓度为1.6mol/L；

C）制备富铽氯化物溶液，以由步骤B）得到的分离料为原料用萃取剂并且加入液碱和反液进行连续萃取分离，并且控制连续萃取分离的工艺参数，得到富铽氯化物溶液，前述的萃取剂由2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯（即P507，以下同）和稀释剂按体积比1∶1构成，其中：稀释剂为煤油，所述的控制连续萃取分离的工艺参数是指：将分离料、萃取剂、液碱和反液这四者的体积比控制为1∶7∶0.5∶0.85，将液碱的质量百分比浓度控制为20%，所述的反液为质量百分比浓度为15%的盐酸溶液，在连续萃取分离过程中搅拌装置的搅拌速度控制为180rpm，加热温度控制为30℃，加热时间（即搅拌时间）为6min；

D）提纯，以由步骤C）得到的富铽氯化物溶液为原料，用第二萃取剂并且加入反液继而萃取分离，控制继而萃取分离的工艺参数，得到高纯度的氯化铽溶液，本步骤中所述的第二萃取剂为步骤C）中提及的P507与稀释剂按体积比1∶1相混合的混合物，其中：稀释剂为煤油，所述的控制继而萃取分离的工艺参数是指：将富铽氯化物溶液、第二萃取剂和反液这三者的体积比控制为1∶10∶1.5，所述的反液为质量百分比浓度为15%的盐酸溶液，继而萃取分离过程中的搅拌装置的搅拌速度控制为200rpm，温度控制为30℃，搅拌时间为4min；

E）沉淀，将由步骤D）得到的高纯度的氯化铽溶液引入沉淀池中，并且在加热搅拌下加入草酸溶液，经过滤，得到固体草酸铽，在本步骤中，所述加热的温度为70℃，所述搅拌的速度为150rpm，高纯氯化铽溶液与草酸溶液的重量比为1∶1.5，草酸溶液的质量百分比浓度为18%；

F）灼烧，将由步骤E）得到的固体草酸铽引入轨道式隧道窑灼烧，灼烧温度为1025℃，灼烧时间为14h，出窑，得到高纯氧化铽。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN201610104880.6一种磁光氧化铽透明陶瓷的制备方法

[3] CN200510025140.5一种氧化铽组装碳纳米管复合材料的制备方法

[4] CN201310408953.7高纯氧化铽的制备方法