一种无水稀土碘化物的制备方法及无水稀土碘化物与流程

本发明涉及稀土碘化物，具体涉及一种无水稀土碘化物的制备方法及无水稀土碘化物。

背景技术：

1、稀土元素是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称，稀土元素在各种技术和产品中都扮演着非常重要的角色，如稀土元素被广泛应用于锂离子电池、高效白光led、太阳能电池等新能源技术中。稀土元素是制作高性能磁体的必备原材料，应用于计算机硬盘、电动汽车马达、风力发电机、医疗成像设备等领域。稀土元素还是汽车催化器的必选元素，对减少氮氧化物、碳氢化合物等有害气体的排放有着重要作用。

2、稀土元素具有优异的磁、光、电性能，已成为重要的战略元素。无水稀土碘化物用于闪烁晶体材料、有机合成催化剂前体、金属卤化物灯等应用领域，受到广泛的关注。优异纯度的稀土碘化物是其应用的关键。目前制备高纯无水稀土碘化物最有效方法之一为碘化汞置换法，其选用稀土金属与碘化汞发生置换反应，从而获得稀土碘化物，并利用汞的高蒸汽压以及低升华温度特点将副产物汞去除。该方法反应温度低，产物易于分离，但原料hgi2及副产物hg都是剧毒物质，存在安全与环保风险。在此基础上，后续陆续提出了其他几种制备无水稀土碘化物的方法，如金属卤化法和碘化铝法。金属卤化法使用稀土金属直接与碘单质反应制备稀土碘化物。该方法操作简单，易于获得无水稀土碘化物产品，但是需要在高温密闭条件下反应，由于高温下碘蒸汽大量挥发，容易产生爆炸，存在安全隐患。碘化铝法采用稀土氧化物与碘化铝反应生成稀土碘化物和氧化铝，但该方法所用碘化铝化学性质十分活泼，对制备环境的要求很高，其制备难度不亚于稀土碘化物，因此增加了稀土碘化物的制备成本。且碘化铝易与稀土碘化物生成络合物，不易与稀土碘化物分离，造成产品纯度不足。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是提供一种安全与环保风险低、不使用有毒有害原料且生产成本低廉的高纯无水稀土碘化物的制备方法及无水稀土碘化物。

3、(二)技术方案

4、为解决上述问题，本发明提供了一种无水稀土碘化物的制备方法，包括：

5、按照预设的摩尔比，将稀土金属re原料与zni2原料混合加热，获取第一反应物，所述第一反应物包括reix和金属zn；

6、脱除第一反应物中的金属zn，获取第二反应物，所述第二反应物包括reix；

7、其中，所述x为2或3。

8、本发明的另一方面，优选地，所述稀土金属re包括la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc和y中的一种。

9、本发明的另一方面，优选地，所述稀土金属re原料形态包括块状、屑状或粉状中的至少一种，所述zni2原料形态为粉状。

10、本发明的另一方面，优选地，所述预设的摩尔比为zni2原料的用量是金属re原料的用量的1倍或1.5倍摩尔比。

11、本发明的另一方面，优选地，所述稀土金属re原料与zni2原料的纯度均大于等于99.9％。

12、本发明的另一方面，优选地，所述稀土金属re原料与zni2原料混合加热的加热反应的温度为400～600℃，加热时间为2-8小时，加热气氛条件为惰性气体环境，水含量<1ppm，氧含量<1ppm。

13、本发明的另一方面，优选地，所述脱除第一反应物中的金属zn的方法为升华。

14、本发明的另一方面，优选地，采用升华脱除第一反应物中的金属zn时真空度≤10-1pa，温度450～600℃。

15、本发明的另一方面，优选地，一种无水稀土碘化物，所述无水稀土碘化物采用如上所述的制备方法制备获取。

16、本发明的另一方面，优选地，所述无水稀土碘化物的纯度≥99.9％，氧含量＜100ppm，水含量＜10ppm。

17、(三)有益效果

18、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

19、本发明利用zni2为原料制备无水稀土碘化物，通过稀土金属re对zni2的置换，获得稀土碘化物粗品，再通过升华去除副产物zn，获得高纯稀土碘化物产品。

20、上述技术方案的提出，需考虑以下几个方面的要求：

21、技术方案的可实施性：所选反应原料之间具有较高的反应活性，这是制备稀土碘化物的基础；

22、产品质量：副产物与产物易于分离，从而获得高纯度的稀土碘化物产品；

23、技术方案的安全性：反应过程不涉及爆炸、毒害等安全风险；

24、技术方案的易操作性和经济性：反应前驱体易获得且对生产条件要求较低，有益于降低生产成本；

25、技术方案的环境友好性：反应所涉及的原料以及副产物绿色环保，无毒无害。

26、本发明利用碘化锌与稀土金属的置换反应来制备稀土碘化物。碘化锌与稀土金属原料具有较高的反应活性，能够完全反应生成稀土碘化物和金属锌；碘化锌前躯体容易制备，使得该法具有较低的制备成本；副产物锌具有高蒸汽压以及低熔点，易于升华去除，可获得高纯稀土碘化物产品；反应在常压下进行，无爆炸风险，具有高安全性；原料以及副产物均无毒无害，对环境友好。综上，本发明是一种安全、环保、操作简单、成本低廉、产品纯度高的新型稀土碘化物制备方法，值得推广。

技术特征：

1.一种无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述稀土金属re包括la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc和y中的一种。

3.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述稀土金属re原料形态包括块状、屑状或粉状中的至少一种，所述zni2原料形态为粉状。

4.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述预设的摩尔比为zni2原料的用量是金属re原料的用量的1倍或1.5倍摩尔比。

5.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述稀土金属re原料与zni2原料的纯度均大于等于99.9％。

6.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述稀土金属re原料与zni2原料混合加热的加热反应的温度为400～600℃，加热时间为2-8小时，加热气氛条件为惰性气体环境，水含量<1ppm，氧含量<1ppm。

7.根据权利要求1所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，所述脱除第一反应物中的金属zn的方法为升华。

8.根据权利要求7所述的无水稀土碘化物的制备方法，其特征在于，采用升华脱除第一反应物中的金属zn时真空度≤10-1pa，温度450～600℃。

9.一种无水稀土碘化物，其特征在于，所述无水稀土碘化物采用如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备获取。

10.根据权利要求9所述的无水稀土碘化物，其特征在于，所述无水稀土碘化物的纯度≥99.9％，氧含量＜100ppm，水含量＜10ppm。

技术总结本发明涉及稀土碘化物技术领域，具体涉及一种无水稀土碘化物的制备方法及无水稀土碘化物，包括：按照预设的摩尔比，将稀土金属RE原料与ZnI<subgt;2</subgt;原料混合加热，获取第一反应物，所述第一反应物包括REI<subgt;x</subgt;和金属Zn；脱除第一反应物中的金属Zn，获取第二反应物，所述第二反应物包括REI<subgt;x</subgt;；其中，所述x为2或3。本发明利用ZnI<subgt;2</subgt;为原料制备无水稀土碘化物，Zn为无毒无害物质，相比金属卤化法，本发明不使用单质碘，无爆炸风险，安全性大幅提升；相比碘化汞置换法，本发明不使用有毒有害的碘化汞和汞单质，具有更好的安全性和环境友好性；且Zn的蒸汽压高、沸点低、熔点低，在高温下升华去除过程简单易实现，利于推广。技术研发人员：罗亮,郑安逸,史雅囡,余金秋,蒋周青受保护的技术使用者：有研稀土新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2