[发明专利]一种高纯无水溴化镧粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯无水溴化镧粉末的制备方法，属于稀土材料制备领域。

背景技术

闪烁晶体是指在射线(x射线、γ射线等)或高能粒子作用下能发出紫外或可见光的晶体，闪烁晶体可以做成探测器，在高能物理与核物理、影响核医学诊断(XCT、PET)地质勘探、天文空间物理学以及安全稽查等领域得到广泛应用。随着应用领域的不断拓宽，不同应用领域对无机闪烁体也提出了更高的要求，传统NaI(TI)闪烁晶体探测器已不能满足新领域的应用需求。

近年来，溴化镧晶体的出现，引起了闪烁晶体领域及核探测器领域的普遍关注。该晶体能具有良好的高光输出、能量分辨率和快衰减常数。通过伽马能谱测量与分析实现放射性核素识别，并有望全面取代传统NaI(TI)闪烁晶体而应用于多个领域，如医学成像、港口安检、工业无损检查等。但由于无水溴化镧原料极其昂贵，原料和晶体极易潮解，晶体加工和封装困难，限制了溴化镧晶体的实际应用。

随着溴化镧闪烁晶体的发展，对高纯无水溴化镧粉末的需求也日益迫切，高纯的无水溴化镧粉末对于制备高质量溴化镧晶体至关重要。

目前制备无水溴化镧的方法有以下几种：

(1)将碳酸镧用40％氢溴酸溶解，m碳酸镧：m氢溴酸＝1:1.6，经浓缩得到LaBr₃·6H₂O，按重量比为mLaBr₃·6H₂O：mNH₄Br＝1:0.8混合，将混合物放入瓷钵中，利用水喷射泵抽真空，当升温炉中真空度达到0.08Pa时，设定升温程序加热脱水得到无水溴化镧。该方法对温度控制要求较苛刻，反应过程较复杂。

(2)将溴化铵与氧化镧均匀混合，在其混合物上放置覆盖物来实现一定的密闭环境，然后升温脱水得到无水溴化镧。该方法得到无水溴化镧易板结，反应过程中有溴化氢和氨气溢出，污染环境。

现有的溴化镧稀土闪烁材料的粉体也存在着极易潮解和处理的困难缺陷，其制备过程对制备环境要求较高，导致目前高纯无水溴化镧生产工艺较复杂，产品成本控制较高。因此如何高效制备高纯无水溴化镧粉末成为国内外科研人员致力研究并亟待解决的问题之一。

发明内容

基于上述在高纯无水溴化镧生产过程中的缺点，本发明提供了一种高纯无水溴化镧粉末的制备方法，该方法克服了现有无水溴化镧制备过程复杂、制备环境苛刻且还会产生环境污染的缺陷。本发明制备过程操作简单，无环境污染，不易氧化，易于规模化生产。得到的高纯无水溴化镧粉末含水量＜0.1％，可直接用于溴化镧闪烁晶体生长。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

S100:选用质量百分比为99.999％的碳酸镧放入反应容器中；

S101:加入40％氢溴酸进行反应，形成溶液；

S102:过滤S101步骤中形成的所述的溶液，去除杂质，形成滤液；

S103:将在S102步骤中形成滤渣进行收集处理，进行无害化处理；

S104:经过S101和S102步骤处理后；形成溴化镧溶液；

S105:在S104步骤中所述的溴化镧溶液中，加入氢溴酸或碳酸镧或水合肼或氢氧化镧中的任意一种溶液，将PH值调节至7-8之间；所得溴化镧溶液经浓缩、结晶、过滤，再将所得结晶体溶解于水中，随后较佳操作为再次过滤即得到溴化镧无色澄清水溶液。

S106:经过S105步骤处理后形成中性或者偏碱性的溴化镧溶液；

S107:将S106步骤中所述的中性或者偏碱性的溴化镧溶液，浓缩结晶，再将所得的结晶体溶解于水中，进行二次过滤；

S108:将S107步骤后得到溴化镧水溶液；

S109:将S108步骤中的所述的溴化镧水溶液，置于钛制容器中，在钛制容器中，充入氩气，在氩气保护气氛中，将所述的溴化镧水溶液加热至400℃-500℃后，进行搅拌脱水处理；所述的反应容器较佳为钛制容器，如钛桶。

S110:经过S109步骤后，直至得到0.5-1个结晶水溴化镧粉末；

S111:将S110步骤中所述的0.5-1个结晶水溴化镧粉末，封装在石英玻璃管中，然后进行高温脱水处理；

S112：经过S111步骤后，得到无水溴化镧粉末，并将所述的无水溴化镧粉末脱水完成后，使用氢氧焰对脱水后的石英玻璃管口进行灼烧，使石英管口融化封住管口；使石英玻璃管内压力维持在1×10^-3Pa，便于无水溴化镧粉末的保存。