中國稀土儲量居世界前列，其中鈰約占稀土總量的５０％ 。氫氧化鈰是產量最大的四價鈰產品。氫氧化鈰無毒，高純氫氧化鈰用于彩色電視機熒光屏添加劑，可改變熒光玻璃的韌性、強度及其他光學性質，市場需求量很大；氫氧化鈰用于汽車尾氣凈化催化劑，因其特有的 ＯＳＣ效應，可部分代替貴金屬；氫氧化鈰還可用于玻璃脫色澄清劑及制備硝酸高鈰銨、硫酸鈰、硫酸高鈰銨試劑等。隨著稀土產業的進一步發展，對氫氧化鈰產品的純度，以及各種性能提出了更高要求 。
有關氫氧化鈰制備的研究較多。從混合稀土溶液中可制備純度大于９９．９％的氫氧化鈰 ，采用氨水 － 雙氧水氧化沉淀法可制備符合市場需求的氫氧化鈰 ，也可制備氫氧化鈰超細粉體 ，有學者也提出了制備氫氧化鈰的綠色化學方法 。這些研究主要關注的是合成工藝，而對品的對比分析，結構組成，性能表征及產品潔凈化的研究關注較少。本課題研究氨水、雙氧水氧化沉淀法的各種條件對氫氧化鈰潔凈度的影響，對比研究鈰復鹽堿轉化、碳酸鈰堿轉化２種工藝，通過熱分解反應確定產品的結構組成。
氫氧化鈰
１ 試驗部分
１．１ 原料、試劑
碳酸鈰（ ｗ （ Ｃｅ ２ （ ＣＯ ３ ） ３ ） ≥９９．９９％ ），硝酸，氨水，雙氧水，均為分析純。
１．２ 分析方法
溶液中稀土濃度采用 ＥＤＴＡ 絡合滴定法測定，鈰濃度采用硫酸亞鐵氧化還原滴定法測定，鐵、鈷、鎳、鉻、鉛、鋅、銅等重金屬雜質采用等離子質譜法測定，稀土雜質采用等離子質譜法測定。氫氧化鈰的形貌由 Ｓ － ３４００型掃描電子顯微鏡攝得，粒 度 由 ＣｏｕｌｔｅｒＬＳ２３０ 激 光 粒 度 儀 測 定， ＴＧ － ＤＴＡ實驗用日本島津 ＤＴ － ２Ａ型差熱分析儀及其 ＴＢ － ２型熱天平附加裝置進行（空氣，升溫速度５ ℃ ／ ｍｉｎ ， Ａｌ ２ Ｏ ３ ），ＸＲＤ 圖譜由荷蘭菲利浦ＰＷ － １７００Ｘ射線全自動粉末衍射儀獲得。
氧化鈰
１．３ 樣品制備
將碳酸鈰（ ９９．９９％ ）用硝酸溶解并配制成一定濃度的硝酸鈰溶液，過濾后待用。在攪拌條件下，向硝酸鈰料液中加入雙氧水、氨水進行氧化沉淀，反應后加熱過濾，洗滌、烘干后得潔凈氫氧化鈰產品。
２ 試驗結果與討論
２．１ 氧化沉淀過程中反應條件對氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數的影響
碳酸鈰與硝酸混合后溶解為硝酸鈰溶液。在硝酸鈰溶液中加入雙氧水、氨水，三價鈰離子被氧化為紅褐色的過氧化鈰沉淀，同時生成硝酸。氨水調節體系酸度，可保證氧化還原反應順利進行。
母液中生成硝酸銨，過氧化鈰經過加熱轉變為氫氧化鈰，化學反應方程式如下：
Ｃｅ ２ （ ＣＯ ３ ）３ ＋６ＨＮＯ ３ ２Ｃｅ （ ＮＯ ３ ） ３ ＋
３ＣＯ ２ ↑＋３Ｈ ２ Ｏ ， （ １ ）
２Ｃｅ （ ＮＯ ３ ）３ ＋３Ｈ ２ Ｏ ２ ＋４Ｈ ２ Ｏ
２Ｃｅ （ ＯＨ ）３ Ｏ · ＯＨ↓＋６ＨＮＯ ３ ，（２ ）
２Ｃｅ （ ＯＨ ）３ Ｏ · ＯＨ ２Ｃｅ （ ＯＨ ） ４ ↓＋Ｏ ２ ↑ ，（３ ）
ＨＮＯ ３ ＋ＮＨ ４ ＯＨ ＮＨ ４ ＮＯ ３ ＋Ｈ ２ Ｏ 。（ ４ ）
氧化沉淀反應過程中，反應條件改變會對氫氧化鈰氧化率、收率產生較大影響 ［１４ ］ 。試驗選取料液濃度、體系酸度、雙氧水加入量、氧化溫度、氧化時間、洗滌方式等進行單因素條件試驗。圖１～６為氧化沉淀過程中不同反應條件與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數的關系曲線。
體系 ｐＨ＝７ ，雙氧水加入量２４ｍＬ ，氧化溫度為常溫，氧化時間３０ｍｉｎ ，洗滌方式為純水洗１次＋無水乙醇洗１次。
圖１硝酸鈰質量濃度與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數之間的關系曲線
硝酸鈰質量濃度８０ｇ ／ Ｌ ，雙氧水加入量２４ｍＬ ，常溫，氧化時間３０ｍｉｎ ，洗滌方式為純水洗 １ 次 ＋ 無水乙醇洗１次。
圖 ２ 體系ｐＨ與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數之間的關系曲線
硝酸鈰質量濃度 ８０ｇ ／ Ｌ ，體系 ｐＨ＝７．０ ，氧化溫度為常溫，氧化時間 ３０ｍｉｎ ，洗滌方式為純水洗 １ 次 ＋ 無水乙醇洗 １ 次。
圖 ３ 雙氧水加入量與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數之間的關系曲線
硝酸鈰質量濃度８０ｇ ／ Ｌ ，體系 ｐＨ＝７．０ ，雙氧水加入量２４ｍＬ ，氧化時間３０ｍｉｎ ，洗滌方式為純水洗１次＋無水乙醇洗１次。
圖４氧化溫度與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數之間的關系曲線
硝酸鈰質量濃度８０ｇ ／ Ｌ ，體系 ｐＨ＝７．０ ，雙氧水加入量為 ２４ｍＬ ，氧化溫度為常溫，洗滌方式為純水洗 １ 次 ＋ 無水乙醇洗１次。
圖 ５ 氧化時間與氫氧化鈰氧化率、收率、重金屬雜質質量分數之間的關系曲線
由圖１看出：隨料液中硝酸鈰質量濃度增高，氫氧化鈰氧化率、收率都有下降趨勢，但總體變化不大，氧 化 率 保 持 在 ９８％ 以 上，收 率 穩 定 在９６％～９８％之間；重 金 屬雜質 質量分數穩定在（２２～２５ ） ×１０－６ 范圍內。氧化沉淀反應過程中放出氣體，料液質量濃度增高雖可提高設備利用率，但不利于反應進行。綜合考慮，確定料液中硝酸鈰質量濃度以８０ｇ／Ｌ為宜。
由圖２看出：隨料液 ｐＨ 增大，氫氧化鈰氧化率降低，表明強堿性條件下不利于 Ｃｅ３＋的氧化，氨水過量會使 Ｃｅ３＋沉淀；收率先升高后降低，表明氧化反應不完全，溶液中 Ｃｅ３＋濃度較高；重金屬雜質質量分數有上升趨勢，表明在堿性條件下，重金屬雜質會以氫氧化物形式進入氫氧化鈰中。體系 ｐＨ 增大，氨水消耗量增大，而氨水過量會使揮發損失增大，且會影響操作環境，所以確定體系ｐＨ 以７．０為宜。
由圖３看出：隨雙氧水用量增加，氫氧化鈰氧化率先增大后趨于穩定；收率略有降低，因為加入過量雙氧水后體系酸度增大，在酸性條件下，雙氧水又將過氧化鈰還原為 Ｃｅ３＋ ；重金屬雜質質量分數略有升高，表明在酸性條件下，重金屬雜質容易夾帶進入氫氧化鈰中。綜合考慮，確定雙氧水加入量以２４ｍＬ為最佳。
由圖４看出：隨氧化溫度升高，氫氧化鈰氧化率略有下降，溫度過高會使雙氧水分解，無法起到氧化作用；氧化沉淀反應為放熱反應，反應結束后體系溫度約升高５℃ ，溫度升高不利于反應進行；隨溫度升高，氫氧化鈰收率降低，大量Ｃｅ３＋ 留存于母液中；產
品中重金屬質量分數變化不大，受溫度影響較小。綜合考慮，確定反應在常溫下進行即可。
由圖５看出：隨氧化時間延長，氫氧化鈰氧化率變化不大，氧化沉淀反應在較短時間內即可完成；收率基本維持在９６％～９８％之間，表明氧化沉淀反應一旦完成，不會因為時間延長而發生溶解變化；重金屬雜質質量分數逐漸增大，表明重金屬雜質會隨反應的進行逐漸進入氫氧化鈰中。氧化時間延長，生產效率降低，成本增加，所以，確定反應時間以３０ｍｉｎ為宜。
