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基本信息

項(xiàng)目名稱：
水熱法合成稀土氯化物的條件探討
小類：
能源化工
簡介：
本作品以稀土氧化物和鹽酸為原料，分別制備了在不同溫度及pH值下的DyCl3?nH2O(s)和LaCl3?nH2O(s)；運(yùn)用滴定分析及差減法，測(cè)定了不同條件下所得稀土氯化物的結(jié)晶水含量，以溫度-結(jié)晶水含量及pH值-結(jié)晶水含量作圖，結(jié)果表明稀土氯化物中結(jié)晶水的含量隨溫度的升高先減少后增加，在60℃時(shí)出現(xiàn)最小值；結(jié)晶水含量隨pH的增加呈S型曲線遞增。
詳細(xì)介紹：
稀土是當(dāng)今世界各國的一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，它具有獨(dú)特生理生化活性，稀土氯化物能與許多具有生理活性的有機(jī)配體形成配合物，并且所形成的稀土配合物有很好的鎮(zhèn)痛、消炎、殺菌、抗凝血和抗腫瘤作用，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域方面具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，稀土氯化物本身作為一種有機(jī)合成試劑或催化劑，也經(jīng)常用于有機(jī)合成之中。工業(yè)上生產(chǎn)稀土氯化物一般是用稀土精礦與鹽酸相互反應(yīng)，在一定的溫度下通過調(diào)節(jié)溶液的酸度，濾除雜質(zhì)，再經(jīng)濃縮結(jié)晶而得到產(chǎn)品。但是溫度和酸度的控制問題卻沒有得到很好的解決。 本作品以稀土氧化物和鹽酸為原料，分別制備了在不同溫度及pH值下的DyCl3?nH2O(s)和LaCl3?nH2O(s)；運(yùn)用滴定分析及差減法，測(cè)定了不同條件下所得稀土氯化物的結(jié)晶水含量，以溫度-結(jié)晶水含量及pH值-結(jié)晶水含量作圖，結(jié)果表明稀土氯化物中結(jié)晶水的含量隨溫度的升高先減少后增加，在60℃時(shí)出現(xiàn)最小值；結(jié)晶水含量隨pH的增加呈S型曲線遞增。這一結(jié)論能很好地指導(dǎo)解決工業(yè)上生產(chǎn)稀土氯化物的溫度和酸度控制問題，將大大減少稀土氯化物合成過程中的能源消耗量和鹽酸的使用量，使稀土氯化物的合成工藝逐步向綠色化方向轉(zhuǎn)變。

作品圖片

  • 水熱法合成稀土氯化物的條件探討

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

作品的撰寫目的：旨在找到合成稀土氯化物最適宜的條件，試圖為稀土氯化物的工業(yè)化生產(chǎn)提供有價(jià)值的參考依據(jù)。 作品的基本思路：采用單因素控制法，分別制備了在不同溫度及pH值下的DyCl3?nH2O(s)和LaCl3?nH2O(s)；運(yùn)用滴定分析及差減法，測(cè)定了不同條件下所得稀土氯化物的結(jié)晶水含量，以溫度-結(jié)晶水含量及pH值-結(jié)晶水含量作圖，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

作品的科學(xué)性：運(yùn)用精密的現(xiàn)代儀器分析及成熟可靠的滴定分析方法為實(shí)驗(yàn)手段，探索出了外部條件對(duì)水合物結(jié)晶水含量影響的規(guī)律 作品的先進(jìn)性：水熱法合成含水稀土氯化物，設(shè)備簡單、投資少、易于投產(chǎn)，目前關(guān)于用水合熱法來制備稀土氯化物的最佳條件的研究，缺乏系統(tǒng)的論述，本研究屬于首次探索 作品的獨(dú)特之處：以工業(yè)生產(chǎn)為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，做到學(xué)有所用，將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)之中

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本研究所取得的成果對(duì)工業(yè)上合成稀土氯化物具有重要的指導(dǎo)作用。我國每年用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域和催化合成領(lǐng)域的稀土氯化物數(shù)量巨大，若能很好地解決工業(yè)上生產(chǎn)稀土氯化物的溫度和酸度控制問題，將大大減少稀土氯化物合成過程中的能源消耗量和鹽酸的使用量，使稀土氯化物的合成工藝逐步向綠色化方向轉(zhuǎn)變。

學(xué)術(shù)論文摘要

摘要：采用單因素控制法，分別制備了在不同溫度及pH值下的DyCl3?nH2O(s)和LaCl3?nH2O(s)；運(yùn)用滴定分析及差減法，測(cè)定出了不同條件下所得稀土氯化物的結(jié)晶水含量，以溫度-結(jié)晶水含量及pH值-結(jié)晶水含量作圖，結(jié)果表明稀土氯化物中結(jié)晶水的含量隨溫度的升高先減少后增加，在60℃時(shí)出現(xiàn)最小值；結(jié)晶水含量隨pH的增加呈S型曲線遞增，低pH值對(duì)結(jié)晶水含量影響較為明顯，高pH值對(duì)結(jié)晶水含量影響不大。

獲獎(jiǎng)情況

本作品已經(jīng)發(fā)表在廣州市化學(xué)化工學(xué)會(huì)、廣州市化工行業(yè)協(xié)會(huì)和廣州化工研究設(shè)計(jì)院聯(lián)合主辦的綜合性化工科技刊物，美國《化學(xué)文摘》(CA)重點(diǎn)收錄期刊、中國核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫全文收錄期刊、中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)源刊、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫全文收錄期刊、和廣東省、廣州市優(yōu)秀期刊《廣州化工》2010年12月第12期上。并榮獲湘南學(xué)院第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

項(xiàng)目成果論文公開發(fā)表，并獲得了大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽院級(jí)二等獎(jiǎng)，項(xiàng)目質(zhì)量達(dá)到任務(wù)要求；項(xiàng)目操作過程完全真實(shí)；項(xiàng)目有一定的后續(xù)效果及社會(huì)影響 。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐建軍, 周康根. 減壓膜蒸餾從稀土氯化物溶液中回收鹽酸[J]. 膜科學(xué)與技術(shù), 2002, 22(4): 38-42. [2] 稀土在尾氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣[J]. 四川稀土, 2010, 1: 10-12. [3] 全志龍, 王獻(xiàn)紅, 趙曉江, 王佛松. 稀土催化CO2和環(huán)氧丙烷的共聚合(Ⅰ)配體對(duì)活性中心缺電性及聚合反應(yīng)的影響[J]. 華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 31(3): 292-296. [4] 楊波, 宋愛華. La、Ce、Nd—氧氟沙星配合物的制備及其抗菌活性[J]. 沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 18(4): 268-270. [5] 楊曉改, 楊曉達(dá), 王夔. 稀土藥用研究的動(dòng)向和問題[J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2007, 3: 201-204. [6] 陳華妮, 孫艷輝, 符遠(yuǎn)翔. 氯化銨氯化法制備無水稀土氯化物的反應(yīng)機(jī)制[J]. 稀土, 2008, 29(2): 54-59. [7] 王育紅, 王林山. 化學(xué)氣相傳輸法制備無水稀土氯化物[J]. 中國稀土學(xué)報(bào), 2000, 18(1): 74-75. [8] 閆立東. Diamond TG／DTA6300綜合熱分析儀應(yīng)用過程中的幾點(diǎn)研究[J]. 化工中間體, 2005, 10: 24-26. [9] 王瑞斌. EDTA差減法準(zhǔn)確測(cè)定銅鹽中銅含量方法的研究[J]. 陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 24(1): 50-52.

同類課題研究水平概述

稀土是鑭系元素及鈧、釔十七種元素的總稱，占周期表中全部元素的六分之一，是一個(gè)亟待開發(fā)的領(lǐng)域。我國擁有得天獨(dú)厚的稀土自然資源，已探明儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的80%以上。 稀土元素的外層電子結(jié)構(gòu)很特殊，能夠與不同配體組成系列配合物，使其具有很多不同尋常的光、電、磁及化學(xué)特性[1-4]。大量實(shí)驗(yàn)表明，稀土和許多生物分子有很強(qiáng)的親合力，并能參與重要的生命過程，對(duì)多種酶或酶原具有激活或抑制作用，具有明顯的抗菌消炎作用和抗腫瘤作用[5-9]。同時(shí)，稀土氯化物本身作為一種有機(jī)合成試劑或催化劑，也經(jīng)常用于有機(jī)合成之中[10-12]。 我國每年用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域和催化合成領(lǐng)域的稀土氯化物數(shù)量巨大，如何利用最佳的方法生產(chǎn)大量的稀土氯化物已成為工業(yè)界迫切需要解決和開發(fā)的領(lǐng)域。人們對(duì)于稀土配合物在醫(yī)學(xué)上的療效及作為許多稀土新材料的添加劑研究已有大量報(bào)道[13-15]，但關(guān)于稀土氯化物的制備條件的報(bào)道卻相當(dāng)?shù)厣?，尤其是?duì)能應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)條件的探索報(bào)道更是屈指可數(shù)。 目前，稀士氯化物的制備，一般可分為濕法、火法。雖然，關(guān)于火法制備無水稀土氯化物的反應(yīng)機(jī)制已有一些報(bào)道，例如：東北大學(xué)王育紅等[16]報(bào)道的《化學(xué)氣相傳輸法制備無水稀土氯化物》、華南師范大學(xué)陳華妮等[17]報(bào)道的《氯化銨氯化法制備無水稀土氯化物的反應(yīng)機(jī)制》，但由于火法對(duì)溫度要求高、氯化設(shè)備比較貴、投資較大等原因，所以一直沒能投入進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。且由于無水稀土鹵化物的物性特點(diǎn)：在空氣中極易于發(fā)生潮解，這就要求我們首先就要制備含水氯化物，而當(dāng)前關(guān)于稀土氯化物工業(yè)化生產(chǎn)的酸度和溫度控制卻沒能得到很好的解決。 濕法即水熱法合成含水稀土氯化物，設(shè)備簡單、投資少、易于投產(chǎn)，具有極大的開發(fā)空間和可觀的經(jīng)濟(jì)前景，但目前關(guān)于用水合熱法來制備稀土氯化物的最佳條件的研究，卻缺乏系統(tǒng)的論述。本研究以無機(jī)化學(xué)中所提到的知識(shí)點(diǎn) “溫度和pH值對(duì)水合物的結(jié)晶水含量有顯著的影響作用”[18]為理論依據(jù)，運(yùn)用精密的現(xiàn)代儀器分析及成熟可靠的滴定分析方法作為實(shí)驗(yàn)手段，進(jìn)一步探索出了外部條件對(duì)水合物結(jié)晶水含量影響的具體規(guī)律，試圖為稀土氯化物的工業(yè)化生產(chǎn)提供有價(jià)值的參考依據(jù)，進(jìn)一步解決稀土氯化物合成過程中的溫度和酸度控制問題，減少合成過程中的能源與鹽酸的消耗量，力圖使生產(chǎn)稀土氯化物的工藝向綠色化方向轉(zhuǎn)變。
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