醋酸镝

【背景及概况】^[1][2]

稀土元素包括镧系元素15种和钪、钇，共17种。我国是世界上稀土储量最多的国家，分布达18个省市。稀土农用是我国科技工作者经过多年努力取得的具有中国特色的科研成果，现已作为我国农业增产的一项重要措施大力推广。有机酸稀土金属盐是一种非常重要的有机化合物，随着稀土新材料，新技术在化工，环保，能源等相关领域的应用和推广，稀土材料在能源技术，新型环保 技术，国防军事技术越来越重要，在世界发达国家将稀土列为战略资源，而我国以23％的稀土资源承担了世界90％以上的市场供应。我国稀土行业的发展近年尤为迅速，而市场上对高纯度，高水溶性的醋酸稀土产品需求越来越大。稀土农用造成的环境和生态效应及对人类健康的影响，已引起了国内外的广泛关注，对单一稀土元素及其复合肥的细胞遗传学毒性、生理生化毒性已有不少报道，然而对稀土元素镝的毒性作用的研究至今尚未见报道。现有的醋酸稀土产品如醋酸镝的生产工艺能耗高，生产成本和环境污染较为严重，有的出现浑浊需过滤；而目前广为应用的一种合成工艺需要使用氢氧化钠和高氯酸镁等多种辅助干燥剂，且需要复杂的结晶过程，不仅导致了醋酸原料的大量浪费，而且工艺复杂，增加了生产成本。镝属于镧系重稀土元素，常以化合物形式存在。醋酸镝化学式C₆H₁₁DyO₇，CAS为304675-49-8，可用于制备其他有机材料如染料等。

【合成】^[1]

一种醋酸镝的合成方法，与传统工艺相比，本发明的合成工艺工艺过程更加简单，干燥时无需其他干燥剂；而且生产过程中的醋酸可套用，对环境无污染，反应物消耗低，产品收率和纯度高，品相好，适用于工业生产。主要通过下述技术方案实现的：

1）将冰醋酸与氧化镝加入反应器中， 搅拌均匀并加热到60-120℃反应，直到溶液反应透明；

2）加入去离子水，加入 到反应液中，继续在60-120℃反应到溶液透明；

3）完全反应后，停止加热，旋 转蒸发仪蒸发，真空干燥，得到白色醋酸镝粉末。

通过上述合成工艺，既不需要对产物进行结晶，也无需采用辅助干燥剂进行干燥，并且由于整个过程没有其它成分掺入，步骤3）蒸馏出的醋酸用于醋酸镝制备时套用，从而限度的提高了原料的利用率，降低了生产成本。为了保证合成效率，步骤1）和2）的加热温度为100-120℃；为了提高原料的利用率，保证反应的充分进行，在初始用量下，冰醋酸、氧 化镝、去离子水的质量比为110-140∶1∶16-21。通过上述改进，本合成工艺采用了分析纯级的冰醋酸直接与氧化镝加热反应，缩短了反应时间，减少能耗；并且生产过程中的醋酸可套用，干燥时无需其他干燥剂；工艺流程简单，无环境污染，能耗低，产品收率好和纯度高，品相好，提高了产品经济附加值，可用于大规模工业化生产。

【应用】^[3]

硝酸镝可以用于制备其他化合物、有机材料等。举例如下：

1. 制备一种高亮度纳米铝酸锶长余辉发光 材料，包括以下步骤：

1）将半水合乙酸锶、碱式乙酸铝、醋酸铕、醋酸镝和尿素按摩尔比（0.005～ 0.02）：（0.01～0.04）：（0.0004～0.0008）：（0.0008～0.0012）：（0.02～0.08）配比 混合；接着向其中添加无水乙醇，超声分散后搅拌溶解得到溶液；将上述溶液置于密闭的环境中，保温，得到白色产物；所述的半水合乙酸锶的用量为0.005～0.02摩尔时，所述的无水乙醇的用量为80～90毫升；所述的超声分散的时间为10～20min；所述的密闭的环境优选为密闭的反应釜；所述的保温的条件优选为于160℃～200℃保温6～24小时，更优选为于 160℃～200℃保温6～12小时；

2）将步骤1）得到的白色产物冷却；然后用去离子水和乙醇对冷却后 的白色产物进行过滤洗涤，干燥，得前躯体；所述的干燥的条件优选为于50～80℃干燥6～8小时；

3）将步骤2）得到的前躯体于950～1250℃的还原气氛中退火3～5小时，得高亮度纳米铝酸锶长余辉发光材料；所述的还原气氛优选为CO；所述的还原气氛的温度优选为1050～1250℃。

2. 制备一种多功能纳米复合材料，该复合材料以金纳米笼为核，在核的外表面包裹铱配位聚合物。该多功能纳米复合材料的铱配位聚合物的厚度为30-40nm；多功能纳米复合材料的粒径为80-100nm。制备方法步骤包括：

1）在表面包裹PVP的金纳米笼中加入SH-PEG-NH₂，搅拌8-20小时，离心洗涤后获得表面包裹SH-PEG-NH₂的金纳米笼；表面包裹PVP的金纳米笼与SH-PEG-NH₂的配比为1mL：2-8mg。优选的，所述表面包裹PVP的金纳米笼的浓度为1-2mg/mL。

2）在2-苯基喹啉-3,3’-联吡啶二羧酸铱溶液中加入PVP，加热至100-120℃，保持 10-40分钟；然后快速滴入醋酸镝溶液反应4-10小时，获得反应液；2-苯基喹啉-3,3’-联吡啶二羧酸铱溶液和醋酸镝溶液的溶剂为DMSO；2-苯基喹啉-3,3’-联吡啶二羧酸铱溶液、PVP及醋酸镝溶液的加入了配比为1-5mL：20-30mg：1mL。

3）将步骤1）中获得的SH-PEG-NH₂包裹的金纳米笼与步骤2）中的反应液混合，透析反应3-7小时，离心洗涤；SH-PEG-NH₂包裹的金纳米笼与反应液的体积比为1:1-3。

【参考文献】

[1] 唐慧安;陈灵娟;李会学;许宏;汪宝堆;闫晨曦;赵洁;龙世佳.醋酸镝的合成方法. CN201410355882.3 ，申请日2014-07-24

[2] 薛志萍;刘应亮;邓苏青.高亮度纳米铝酸锶长余辉发光材料及其制备方法和应用. CN201210157345.9 ，申请日 2012-05-18

[3] 杨仕平;阎聪洋;崔丽丽;杨琪;张晓芬;潘立星;杨红.一种多功能纳米复合材料及其制备方法和应用. CN201610889827.1 ，申请日 2016-10-12