氢氧化镧

【概述】

氢氧化镧（La(OH)3）是白色固体，属于六方晶系，难溶于水，易吸收空气中的CO2，具有优异的光，电，磁性能，并且被人们作为催化剂，吸附剂，荧光剂等得到广泛的应用。同时在玻璃、陶瓷、电子工业等领域，也有着广泛的使用。纳米结构氢氧化镧具有较大的比表面积，独特的电子结构，可以与与其他元素形成镧配合物，从而与反应物更加完善的发生反应，极大地提高其催化活性。并且当受到外界光照时，La(OH)3半导体粒子的能带结构使其一个光子吸收的光照能量 hv，当这个能量大于禁带宽度或者等于禁带宽度时，La(OH)3半导体中的价带电子受到激发从价带跃迁进入导带，从而在 La(OH)3内部形成电子-空穴对，在电场作用下，这些光生电子-空穴通过扩散方式发生分离，并迁移到 La(OH)3粒子的不同位置，而这些激发态的电子和空穴能够与吸附在半导体粒子表面上的电子供体和电子受体发生氧化还原反应，从而具有氧化有机污染物的能力。

【理化性质】

白色固体，属于六方晶系，难溶于水，易吸收空气中的CO2，具有优异的光，电，磁性能。

【制备方法】

1.水热法 水热法是在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水与其他盐类相混合形成溶剂（或者成为矿化剂），通过控制反应温度和压力改变晶体溶解度在液相体系中培育晶体的方法。通过该方法可对单分散的纳米材料进行形貌和尺寸的控制，并保持其这些颗粒在最高的分散性条件下仍具有一致的化学性质，将超硬或难熔超低溶解度材料的制备技术进行优化。以硝酸镧和氢氧化钾为原料，成功制备出了直径约为10nm，长度在100~300nm之间的六方相氢氧化镧纳米线。

2.水热 LSS 法 LSS 扩散水热反应法是一种在水热法上改良的新颖制备纳米材料的方法。利用此方法，在水热合成的过程当中，反应物能在液相、固相和溶液相交界面处发生一种相扩散和分离。

3.沉淀法 沉淀法通常是指将沉淀（溶液状态下混合不同物质，再利用沉淀剂从混合溶液获得的纳米级前驱体沉淀物）进行干燥或煅烧制备纳米颗粒的技术。

实验方法：取一定量的La(NO3)3溶液,加入适量分散剂,在电磁搅拌的同时,滴加氨水至pH=7.0～ 8.0,生成胶状的稀土氢氧化物沉淀。在温度为80℃～90℃搅拌2小时,然后放置过夜,过滤,得胶状沉淀,此沉淀先用蒸馏水洗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剂、水和油组成，将相互不溶解的溶剂在表面活性剂的包围下，分散在油相当中形成乳液，从而制备得到纳米粒子的方法。利用反相微乳液法，以硝酸镧（La(NO3)3）、氨水分别为原料，加入其他有机溶剂，分别制得硝酸镧微乳液和氨水微乳液，再将两者均匀混合，成功制备出了纳米氢氧化镧(La(OH)3)。

5.离子膜电解法 离子膜电解法为了达到提纯以及电化合成等目的，利用离子交换膜，让一种电荷电子通过，阻止与其相反的电荷电子通过的一种方法。利用阴离子交换膜电解方法成功制备出 La(OH)3粉体。

实验结果表明：离子膜电解法可以在阴极上制备出 La(OH)3沉淀，并且 La(OH)3的沉淀量随电流密度和电解时间增加而提高，相比较电解液中加入添加剂并为增加氢氧化镧粉体的产量。值得注意的是，电流密度太高将造成电极边缘的氢氧化镧变成氧化镧。离子膜电解法在工业提纯氢氧化镧方向上还是有一定应用的。但是，该方法制得的氢氧化镧并不具有纳米尺度，因而不具备优良的具有应用价值性能。

6.喷雾热解法 以H2O2为助剂，对氯化镧溶液通过喷雾热解法制备氢氧化镧：实验设备采用自制的喷雾热解系统( 如图1所示) ，由喷雾系统、焙烧炉、产物回收系统及酸回收系统组成。实验中通过二流体喷头载气将稀土溶液雾化喷雾炉管，在炉管内雾滴停留时间为微秒级，产物颗粒经旋风分离器收集，分离后气体经气液分离冷凝收酸器，在集酸器内收集到高浓度盐酸。

图1为氯化物溶液喷雾热解系统设备图

【应用】　

氢氧化镧在工业中有着广泛的用途，多被用作三元催化剂。同时在玻璃、陶瓷、电子工业等领域，也有着广泛的使用。由于氢氧化镧在加热干燥时很容易脱出水分并分解，所以氢氧化镧还可以作为生产氧化镧的原材料。在提高 PVC材料的热稳定性和电绝缘性上，氢氧化镧都有着良好的性能。La( OH)3是镧产品的重要中间产物，经过煅烧处理可得到La2O3，而且在整个加热分解的过程中除了氧化镧的生成之外，副产物只有水，所以氢氧化镧可以作为氧化镧生产的优质原料。

【主要参考资料】

[1]刘治平,王晓铁.氢氧化镧和氢氧化钕微粉的制备[J].稀土,2004(03):39-41.

[2]边雪,王振峰,王金玉,吴文远.喷雾热解法制备氢氧化镧[J].东北大学学报(自然科学版),2015,36(07):966-969.

[3]符馨元. 微波水热法制备氢氧化镧粉体的工艺及性能研究[D].陕西科技大学,2014.