氧化铕

【背景及概况】^[1][2]

稀土元素是我国的丰产元素，储量占世界总量的，稀土的矿种、元素都占尽优势，稀土的应用日益扩展，仅在农业方面，我国施用稀土的农作物、牧草、林苗已扩展到近种，累计施用面积超过护，进入农田生态系统的稀土肥料约按硝酸稀土计。虽然增产粮棉瓜果等上千万吨，但随着稀土在生物领域应用的不断推广，特别稀土化肥与饲料添加剂的施用，施用量大、涉及面广，加上稀土工业的“三废”与我国稀土资源的开发对周围环境的污染，使许多原来在地壳中处于稳定态的稀土变成易被生物利用的可溶态稀土，不可避免地进入环境，并通过各种各样的途径进入人体。有机酸稀土金属盐是一种非常重要的一类有机化合物，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。

氧化铕英文名称为Europium(III) oxide，CAS号为1308-96-9，分子式为Eu₂O₃，分子量351.92600；PSA：43.37000；LogP：-0.30600，密度7.42，熔点2291ºC，白色至略粉红色粉末。可用作许多荧光体的活化剂。如Eu³⁺，用于比色管活化Y₂O₃或Y₂O₂S，以及高压水银灯活化YVO₄。在核工业方面，氧化铕用作中子吸收剂。

【合成】^[2]

一种高纯氧化铕的提取方法，包括以下步骤：

S1：往富铕稀土氧化物中加入盐酸溶解，加入的盐酸与富铕稀土氧化物的重量比1-2：1；过滤后取滤液，将得到的滤液在电化学反应器的阴极上把三价铕离子还原成二价铕离子，得到EuCl₂溶液；

S2：将EuCl₂溶液加入超声萃取设备中，加入混合萃取剂，EuCl₂溶液与混合萃取剂的体积比为1：1-5，其操作超声频率15-25kHz超声作用强度5-10W/cm²，温度45-55摄氏度，萃取后得EuCl₂精制液；所述混合萃取剂是体积百分比分别为60-80％P507萃取剂、10-15％P204萃取剂、5-15％磺化煤油以及5-10％洗液组成；

S3：将EuCl₂精制液加入电化学反应器的阳极，将二价铕离子氧化成三价铕离子，生成EuCl₃精制液，往EuCl₃精制液加入吸附剂，吸附除杂后固液分离，得到高纯EuCl₃溶液；

S4：向S3的高纯EuCl₃溶液中加入碳酸铵，加入的碳酸铵阴离子与稀土氯化物溶液的阳离子的摩尔量之比为2-3：1，温度70-80摄氏度，充分搅拌，时间1-2h，过滤得碳酸铕 沉淀物；

S5：将S4得到的碳酸铕沉淀物用蒸馏水洗涤1-3次，在50-70摄氏度下干燥20- 40min，得到纯净碳酸铕沉淀物；

S6：将S5中的纯净碳酸铕沉淀物在900-1000摄氏度下灼烧，脱水氧化得氧化铕。

S7：将S6得到的氧化铕用蒸馏水洗涤1-3次，在60-80摄氏度下干燥20-40min，得到高纯氧化铕。

【应用】^[3]

氧化铕可用作荧光粉原料。用于彩色阴极射线管、彩电显像管、计算机显示器、三基色荧光灯和新型长余辉显示器等领域，以及新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉；氧化铕还可用于制造有色镜片、光学滤光片、磁泡贮存器件；在原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料中也是非常重要的材料。主要用作彩色电视机、终端显示器、X射线增感屏用荧光粉和荧光灯用荧光粉。在玻璃工业上用作着色剂，使玻璃呈橙红色，生产防辐射玻璃，用作石英光纤的添加剂。氧化铕用作许多荧光体的活化剂。如Eu³⁺，用于比色管活化Y₂O₃或Y₂O₂S，以及高压水银灯活化YVO₄。在核工业方面，氧化铕用作中子吸收剂。应用举例如下：

一种石墨烯/氧化铕光电复合材料：以水为介质，氧化石墨和硝酸铕为石墨烯和氧化铕的前躯体，利用铕离子与氧化石墨烯表面的羟基发生化学键合，使氢氧化铕均匀地包覆在氧化石墨烯的表面，然后用硼氢化钠把氧化石墨烯还原为石墨烯，高温煅烧小时得到石墨烯/氧化铕复合材料。制备方法，是将氧化石墨超声分散在水中，得到分散均匀的氧化石墨烯溶液；加入硝酸铕的质量与氧化石墨的质量比为3％～15％，在超声波下继续超声20～30min，在80℃～100℃下搅拌反应16～24h，得到氧化石墨/氢氧化铕复合材料；然后加入质量为氧化石墨质量8～10倍的硼氢化钠，在70～80℃下搅拌反应2～3小时，过滤、洗涤，干燥，研磨，得石墨烯/氢氧化铕复合材料，再将石墨烯/氢氧化铕复合材料在400～500℃下高温煅烧3～4h，得石墨烯/氧化铕复合材料。

【参考文献】

[1] 申泮文，王积涛 主编.化合物词典.上海：上海辞书出版社.2002.

[2] 张国翔.一种高纯氧化铕的提取方法. CN201710759244.1，申请日2017-08-30

[3] 莫尊理；赵永霞；刘鹏伟；郭瑞兵；冯超；高倩.石墨烯/氧化铕光电复合材料及其制备. CN201010542739.7，申请日2010-11-10