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氢氧化铈

氢氧化铈合成的新方式

作者:admin点击数: 发布时间:2019-06-15

  南昌航空工业学院取化学工程系,江西南昌 330034 要:研究了氢氧化铈合成的绿色方式.以碳酸铈和醋酸为次要原料,最初获得氢氧化铈和醋酸钠. 切磋了过氧化 氢的插手体例、过氧化氢的插手量、反映温度、醋酸铈的浓度、氢氧化钠的插手量对铈的氧化率的影响. 用扫描电子 显微镜对氢氧化铈进行了表征. 铈的氧化率大于 98 ,铈的收率大于 99 环节词:氢氧化铈;绿色方式;合成;碳酸铈 中图分类号:O652.62 文献标识码:A 文章编号:1009 606X(2005)01 007404 氢氧化铈是产量最大的四价铈产物.氢氧化铈可 晶获得醋酸钠. 相关化学反映如下: Ce2(CO3)3 3CO23H2O, 2CeAc3 6HAc,HAc H2O,2Ce(OH)3OOH 合成过程的总反映方程式为Ce2(CO3)3 ;彩色电视机荧光屏添加氢氧化铈可改变荧光玻璃的韧性、强度及其他光学性质 ,均以碳酸铈为次要原料.目前,氢氧化铈 合成国表里均采用保守方式. 保守方式以硝酸为溶剂, 过氧化氢为氧化剂,氨水为中和剂. 硝酸铵是易爆物品, 收受接管硝酸铵存正在平安现患 因而,保守方式资本耗损大,发生硝酸雾、二氧化氮、硝酸铵废液等排放污染. 法以氢氧化钠为试剂,过氧化氢为氧化剂,其次要长处是节流了酸. 因其反映为固液反映,反映 速度较慢,因而合成周期较长,能耗较高,同时铈的氧 化率较低 90 ,产物的平均性较差,并且发生碳酸钠 氢氧化钠夹杂废液排放污染. 开辟氢氧化铈合成的绿 色方式,对消弭污染、改善有主要意义. 集成法 是绿色合成方式之一,其特点是合成过程中获得多种产物. 本工做对氢氧化铈合成的绿色方式 进行了研究,以碳酸铈和醋酸为次要原料,采用集成法, 最初 获得 氢氧化铈和 醋酸钠,具有铈的 氧化率高 98 、原料和产物均为绿色化学品、消弭了合成过程 中的排放污染等长处. 醋酸钠普遍用于制药工业、染料 工业、饲料工业、化学试剂、贮热材料等范畴. 由总反映方程式可知,最初过滤可获得氢氧化铈,滤液颠末调理 pH 值和浓缩结晶可获得醋酸钠. 排放气体为 氧气和二氧化碳,不发生污染. 2.2 原料、试剂和仪器设备 碳酸铈 Ce2(CO3)3,高纯,CeO2/REO99.95 ,CeO2 含量 40.02 ,江西金世纪新材料股份无限公司出产; 冰醋酸 CH3COOH,阐发纯,湖北大学化工场出产;过 氧化氢 H2O2,阐发纯,纯度30.0 ,上海桃浦化工场 出产;氢氧化钠 NaOH,阐发纯,上海试四赫维化工有 限公司出产. 电热恒温水浴锅,H S.G.IIB 型,上海仪表供销公司出产;增力电动搅拌器,JB50 型,上海标本模子厂出产;水轮回实空泵,SHZ 型,河南巩仪市杜甫仪器厂出产;电热恒温鼓风干燥箱,3000C 型,上海跃 进医疗器械厂出产;扫描电子显微镜,QUANTA200 FeiCompany, USA;元素阐发仪,Flash EA 1112 ThermoElectron Corporation,USA;傅里叶变换红外光 谱仪:460 型,Nicolet Instrument Corporation, USA. 2.3 尝试方式 2.3.1 醋酸铈溶液的制备 000mL 烧杯中插手 300 mL 蒸馏水和 130 mL 2.1尝试道理 用醋酸 HAc 消融碳酸铈,以过氧化氢为氧化剂将 三价铈氧化为四价,并插手氢氧化钠中和反映发生的 酸,煮沸、过滤获得氢氧化铈,滤液调理 pH 后浓缩结 收稿日期:2003 12 10,修回日期:200404 14 基金项目:航空高校基金沉点赞帮项目编号:EA20030250 做者简介:钟学明 1963 ,男,江西省南康市人,硕士,副传授,次要处置绿色化学、材料化学等研究,E-mail: . 钟学明等:氢氧化铈合成的新方式75 冰醋酸,搅拌下迟缓插手 300 碳酸铈.然后插手蒸馏 水,节制体积约为 000mL,并用电炉加热至沸腾,过 滤,将滤液转移至试剂瓶中,用 EDTA 尺度溶液测定其 浓度后备用. 2.3.2 氢氧化铈的合成 起首,正在烧杯中插手必然量的醋 酸铈溶液,插手蒸 馏水节制浓度. 水浴加热至必然温度,打开搅拌器. 加必然量的过氧化氢1.0 mol/L ,溶液立即变为棕红色. 然后迟缓滴加必然量的过氧化氢1.0 mol/L 取氢氧化钠 3.0 mol/L 的夹杂液,生成棕沉淀. 继之,加热升 温,沸腾后慢慢滴加必然量的过氧化氢 1.0 mol/L 加完毕再煮沸20 min,生成亮氢氧化铈沉淀,颗粒 粗大,分相极快,水相清亮. 趁热抽滤,滤液浓缩结晶 获得醋酸钠;固体先后用 硝酸铵溶液和蒸馏水洗涤,除去 Na 等杂质,然后于105110 烘干获得氢氧 2.3.3氢氧化铈的阐发取铈的收率 mol/LHNO3 消融氢氧化铈. 硫酸亚铁铵法测 定四价铈含量;用盐酸羟胺将四价铈还原为三价后, EDTA 法测定总铈含量 价铈含量.四价铈取总铈的比率 Ce IV 产物氢氧化铈中铈的质量取反映物醋酸铈溶液中铈的质量之比为铈的收率 正在煮沸过程中,滴加过氧化氢能够将三价铈氧化为四价,所以,氧化率是体例 2H2O.3.2 过氧化氢插手量对氧化率的影响 维持醋酸铈的浓度 0.4 mol/L、反映温度 353 (80)、氢氧化钠插手量相对于铈为 112 不变,只改 变过氧化氢插手量. 过氧化氢插手量对铈的氧化率的影 响如图 由图可知,跟着过氧化氢插手量的添加,铈的氧化率逐步升高,当过氧化氢插手量大于理论量的 170 时,铈的氧化率升高甚小. 因而,选择过氧化氢加 10090 80 70 100 120 140 160 180 200 Amount 过氧化氢插手量对氧化率的影响Fig.1 Effect H2O2added oxidationpercent 100%,140.12CV 为反映物醋酸铈溶液中铈离子的浓度 mol/L 为醋酸铈溶液的体积mL ,140.12 为铈的原子量. 成果取会商3.1 过氧化氢插手体例对氧化率的影响 为了提高铈的氧化率,过氧化氢的插手量必需过量. 过氧化氢按以下三种体例插手: 将全数过氧化氢取氢氧化钠夹杂,滴加. 份及理论用量的过氧化氢取氢氧化钠夹杂,再滴加,最初,正在煮沸时滴加第 由于事后插手过氧化氢,溶液中正在生成铈的过氧化物同时发生了 必然量的酸,能够削减氢氧化钠取三价铈发生沉淀反 应,所以,氧化率是体例 煮沸的感化是将铈的过氧化物 Ce(OH)3OOH 分化为氢氧化铈 ,可是存正在副反映,铈的过氧化物有少量分化成为三价铈 3.3反映温度对氧化率的影响 维持醋酸铈的浓度 0.4 mol/L、过氧化氢插手量为理 180、氢氧化钠插手量相对于铈为 112 不变, 改变反映温度. 反映温度对氧化率的影响见图 跟着反映温度起头上升,铈的氧化率显著升高;当反映温度 达到 343 K(70)时,氧化率最高;正在 343 353 K(70 80) 100 90 80 70 60 310 320 330 340 350 360 370 Temperature 反映温度对氧化率的影响Fig.2 Effect oxidationpercent 76范畴内,氧化率变化不大;当反映温度跨越 353 K(80 时,铈的氧化率起头下降,次要缘由是过氧化氢的分化反映起头加剧. 因而,选择反映温度 343 K(70 3.4醋酸铈浓度对氧化率的影响 维持反映温度 343 K(70 )、过氧化氢插手量为理 180、氢氧化钠插手量相对于铈为 112 不变, 改变醋酸铈浓度. 醋酸铈浓度对氧化率的影响见图 由图可知,跟着醋酸铈浓度增大,铈的氧化率迟缓降低.选择醋酸铈浓度为 0.35 mol/L 的氧化率大于98 ,申明有少量铈因为共沉淀等缘由以 CeOH 形式存正在.铈的收率大于 99,申明铈 的沉淀是完全的. 3.6 氢氧化铈的测试取表征 本研究合成的产品呈亮,其组分测定值 理论 Ce67.5367.32 0.029(0).其红外光谱(溴化钾压片法 伸缩振动)、1624.07(Ce 383.39cm Ce(OH)4的特征接收峰,无 CO3 的特征吸 846.26,746.50, 677.62 cm 操纵扫描电子显微镜对氢氧化铈进行表征,成果见图 从图能够看出,本研究合成的氢氧化铈,颗粒松散,粒度次要分 99.0 98.5 范畴内.98.0 97.5 97.0 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 Cerium acetate (mol/L) 0.50 0.55 醋酸铈浓度对氧化率的影响Fig.3 Effect ceriumacetate concentration oxidationpercent 3.5 氢氧化钠插手量对氧化率和收率的影响 维持醋酸铈的浓度 0.35 mol/L、反映温度为 343 、过氧化氢插手量为理论量的180 ,改变氢氧 化钠插手量. 氢氧化钠插手量对铈的氧化率和收率铈 的收率按式 计较的影响如图 由图可知,跟着氢氧化钠插手量的添加,铈的氧化率迟缓升高,铈的收率显 著升高,当氢氧化钠插手量大于理论量的 112 相对于 时,铈的氧化率和收率均不再升高.因而,选择氢氧 化钠插手量为理论量的 112 相对于铈 氢氧化铈的扫描电子显微镜图Fig.5 SEM micrograph cerichydroxide 合成氢氧化铈的最佳前提为:醋酸铈浓度0.35 mol/L,反映温度 353 180,氢氧化钠插手量为相对于铈理论量的 112 份,别离正在滴加氢氧化钠前、滴加氢氧化钠同时、升温沸腾后插手. 铈的氧化率大于98 ,铈的收率大于 99 100100 99 99 98 98 参考文献: NH42[Ce NO3 6]的制备及其水溶性研究 罕见金属,1992, 16 Ce2CO3)3 制备 Ce(OH)4 工艺研 稀土,1998, 19(3): 6667. 中国稀土学报,2002, 20 专辑 112115. 中国平安科学学报, 2000, 10 大学学报天然科学版 2002,42 638641.97 97 96 96 95 95 100 104 108 112 116 120 Amount NaOHadded 氢氧化钠插手量对氧化率和收率的影响Fig.4 Effect NaOHadded oxidationpercent 钟学明等:氢氧化铈合成的新方式77 NewMethod CericHydroxide Synthesis ZHONG Xue-ming, DENG An-min, SHU Hong-ying, WANG Yong (Dept. Environ. Chem.Eng., Nanchang Inst. Aeronautical Technol., Nanchang, Jiangxi 330034, China) Abstract: greenmethod cerichydroxide synthesis ceriumcarbonate hydrogenperoxide mainraw materials twoproducts, ceric hydroxide sodiumacetate, feedingprocedure hydrogenperoxide, hydrogenperoxide added, reaction temperature, cerium acetate concentration sodiumhydroxide added investigated.Ceric hydroxide scanningelectron microscope. oxidationpercentage over98 recoveryover 99 Keywords: ceric hydroxide; green method; synthesis; cerium carbonate

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