一种镧掺杂氧化铈稀土材料及其制备方法和应用

本发明涉及稀土材料，特别是涉及一种镧掺杂氧化铈稀土材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在南海地区高温、高湿、高盐、强日晒“三高一强”的特殊环境下，防腐涂料中聚合物的化学键容易被高强度紫外线破坏而产生羟基自由基，从而导致涂料失性。因此在强紫外辐射环境下，如何提高防腐涂料的紫外屏蔽性能成为南海地区防腐领域的一个难题。

2、与传统的紫外屏蔽材料二氧化钛、氧化锌相比，氧化铈具有较窄的禁带宽度和理想的化学稳定性，同时氧化铈储量丰富，价格低廉，是紫外屏蔽剂的优选材料之一。氧化铈粉体材料与电磁波之间的相互作用主要基于铈元素4f轨道电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁，它可以吸收紫外光区的电磁波，因此氧化铈作为紫外光屏蔽剂被广泛应用于化妆品，涂料和塑料薄膜等领域。工业上生产的大宗氧化铈产品的禁带宽度大约为3.2-3.4ev，吸收电磁波的阈值在388nm左右，只能吸收紫外光波段的电磁波，性能有待提高。

3、因此，如何提供一种具有高效紫外屏蔽性能的氧化铈材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种镧掺杂氧化铈稀土材料以解决现有紫外屏蔽材料禁带宽度较宽，性能有待提高的问题，并将其作为紫外屏蔽剂应用于涂料中，以解决现有防腐涂料容易因紫外线破坏而失活的现象。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一目的，在于提供一种镧掺杂氧化铈稀土材料，包括镧掺杂氧化铈粉体和改性剂，所述镧掺杂氧化铈粉体和所述改性剂的质量比为(10-19)：1；所述镧掺杂氧化铈粉体的化学式为laxceyo2y+3x/2，其中0.05≤x≤0.20，0.80≤y≤0.95。

4、优选的，所述改性剂为硅烷偶联剂。

5、本发明的第二目的，在于提供一种上述任一项所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)配制包含镧元素、铈元素的氯化稀土溶液；

7、(2)将所述氯化稀土溶液与草酸溶液混合反应，得到沉淀物；

8、(3)所述沉淀物经高温烧结，得到镧掺杂氧化铈粉体；

9、(4)将所述镧掺杂氧化铈粉体与改性剂混合后干燥，得到镧掺杂氧化铈稀土材料。

10、优选的，步骤(1)中镧元素和铈元素的质量比为1：(6-18)。

11、优选的，步骤(2)中所述混合反应温度为20-40℃。

12、优选的，步骤(3)中所述高温烧结温度为950-1050℃，时间为0.5-5h。

13、优选的，步骤(4)中所述镧掺杂氧化铈粉体与所述改性剂的质量比为(10-19)：1。

14、优选的，步骤(4)中所述镧掺杂氧化铈粉体与所述改性剂在有机溶剂中混合，所述镧掺杂氧化铈粉体与所述有机溶剂的比例为1g：

15、(5-10)ml。

16、优选的，所述干燥温度为180-230℃，干燥时间为1-3h。

17、本发明的第三目的，在于提供一种上述任一项所述的镧掺杂氧化铈稀土材料和/或上述任一项所述方法制备得到的镧掺杂氧化铈稀土材料的应用，所述稀土材料作为紫外光屏蔽剂的应用。

18、优选的，所述稀土材料作为紫外光屏蔽剂在化妆品、玻璃、显示屏、涂料或塑料薄膜中的应用。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：镧原子以固溶的方式进入到氧化铈的晶格中，进而改变了氧化铈的能级结构，得到的粉体材料实现了吸收光谱的明显红移；

20、通过改性剂对镧掺杂氧化铈稀土材料进行改性，使改性剂包覆在无机粉体粒子的表面，形成一种核-壳结构，改性剂与无机粉体粒子表面的羟基发生缩聚反应，使得无机粉体粒子由原来富含羟基的亲水性表面变成亲油性表面，进而减少无机粉体粒子之间的团聚；改性后粉体材料作为紫外光屏蔽剂用于改性涂料，能够有效提高涂料在较高紫外线辐射环境下的耐蚀性。

技术特征：

1.一种镧掺杂氧化铈稀土材料，其特征在于，包括镧掺杂氧化铈粉体和改性剂，所述镧掺杂氧化铈粉体和所述改性剂的质量比为(10-19)：1；

2.根据权利要求1所述的镧掺杂氧化铈稀土材料，其特征在于，所述改性剂为硅烷偶联剂。

3.一种权利要求1-2任一项所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中镧元素和铈元素的质量比为1：(6-18)。

5.根据权利要求3所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合反应温度为20-40℃。

6.根据权利要求3所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述高温烧结温度为950-1050℃，时间为0.5-5h。

7.根据权利要求3所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述镧掺杂氧化铈粉体与所述改性剂的质量比为(10-19)：1。

8.根据权利要求3或7所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述镧掺杂氧化铈粉体与所述改性剂在有机溶剂中混合，所述镧掺杂氧化铈粉体与所述有机溶剂的比例为1g：(5-10)ml；

9.一种权利要求1-2任一项所述的镧掺杂氧化铈稀土材料和/或权利要求3-8任一项所述方法制备得到的镧掺杂氧化铈稀土材料的应用，其特征在于，所述稀土材料作为紫外光屏蔽剂的应用。

10.根据权利要求9所述的镧掺杂氧化铈稀土材料的应用，其特征在于，所述稀土材料作为紫外光屏蔽剂在化妆品、玻璃、显示屏、涂料或塑料薄膜中的应用。

技术总结本发明涉及稀土材料技术领域，公开了一种镧掺杂氧化铈稀土材料，包括镧掺杂氧化铈粉体和改性剂，所述镧掺杂氧化铈粉体和所述改性剂的质量比为(10‑19)：1；所述镧掺杂氧化铈粉体的化学式为La<subgt;x</subgt;Ce<subgt;y</subgt;O<subgt;2y+3x/2</subgt;，其中0.05≤x≤0.20，0.80≤y≤0.95。本发明的镧原子以固溶的方式进入到氧化铈的晶格中，进而改变了氧化铈的能级结构，得到的粉体材料实现了吸收光谱的明显红移，通过改性剂对镧掺杂氧化铈稀土材料进行改性，改性后粉体材料作为紫外光屏蔽剂用于改性涂料，能够有效提高涂料在较高紫外线辐射环境下的耐蚀性。技术研发人员：马江龙,田昂,马腾达,王镝翔,裴文利受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10