JPH05254831A - 高純度希土類フッ化物の製造方法 - Google Patents

高純度希土類フッ化物の製造方法

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JPH05254831A
JPH05254831A JP4053905A JP5390592A JPH05254831A JP H05254831 A JPH05254831 A JP H05254831A JP 4053905 A JP4053905 A JP 4053905A JP 5390592 A JP5390592 A JP 5390592A JP H05254831 A JPH05254831 A JP H05254831A
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fluoride
rare earth
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cation exchange
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    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 LaあるいはYの水溶液を、強酸性陽イオン
交換樹脂1を充填した陽イオン交換樹脂カラム2に通
し、陽イオン交換樹脂1がLaあるいはYを吸着した
後、溶離剤6としてpHが3.5〜4.5である0.2〜
1.0Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶液を流入した後、
LaあるいはYの溶出液に、フッ化水素酸、酸性フッ化
アンモニウム、フッ化水素ガスなどのフッ素化剤を加
え、LaあるいはYのフッ化物沈殿を生成し、このフッ
化物沈殿を脱水、乾燥後、これに酸性フッ化アンモニウ
ムを添加し、600〜800℃で焼成してLaF3 ある
いはYF3を得る。 【効果】 遷移金属不純物、希土類不純物の両者が極め
て少ない高純度希土類フッ化物が容易に得られる。ま
た、これをフッ化物ガラス光ファイバ原料として用いる
ことによって、超低損失のフッ化物ガラス光ファイバを
製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超低損失のフッ化物ガラ
ス光ファイバを製造する際、構成原料として用いられる
高純度希土類フッ化物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フッ化物ガラス光ファイバは石英光ファ
イバを凌ぐ10-2dB/km以下の伝送損失が期待されて
おり、長距離無中継が可能な伝送媒体として有望視され
ている。しかし、これまで報告されているフッ化物ガラ
ス光ファイバの損失値は1dB/km前後である。フッ化
物光ファイバの超低損失化を阻害する要因としてNd,
Prなどの希土類不純物、Fe,Co,Ni,Cuなど
の遷移金属不純物による吸収損失と酸化物不純物による
散乱損失がある。これらの不純物は出発フッ化物原料に
含まれていることが多いと考えられるため、Nd,Pr
などの希土類不純物、Fe,Co,Ni,Cuなどの遷
移金属不純物、酸化物不純物を含まない高純度フッ化物
原料の製造が望まれている。
【0003】光ファイバ用フッ化物ガラスの組成はZr
4 ,BaF2 ,LaF3 ,YF3,AlF3 ,LiF
あるいはNaFからなる。このうち、LaF3 ,YF3
などの希土類フッ化物の従来の精製法と、その欠点を述
べる。
【0004】(1)希土類フッ化物の精製〔D.R.Gabbe,
“Purification of Ba and Rare Earth Fluorides for
Optical Fibers”Materials Science Forum,vol 5 (198
5) pp85〜90〕 ゾーン精製法により、YF3 中のPr,Ndの除去を検
討したが、出発YF3中のPr1ppm ,Nd2ppm に対
し精製YF3 中のPr1ppm 以下、Nd1ppm以下が得
られ、1ppm レベル程度の高純度化しか行えない欠点が
あった。また、LaF3 中のNd,Prのゾーン精製法
による除去についてはLaF3 の融点が1493℃と高
く、精製装置に制限を受ける欠点があった。
【0005】(2)LaF3 の精製〔K.J.Ewing,J.Jaga
nathan,R.M.Rourke,I.D.Aggarwal,P.Paulson,E.Beary,
“Purification and Analysis of Fluoride Raw Materi
als atSub ppb levels ”Materials Science Forum,vol
32 (1988) pp19 〜24〕は、出発物質のLa2 3 をH
NO3 に溶解後、アンモニア水を加え不純物のFe,C
o,Ni,CuをLa(OH)3 に共沈させ、残った水
溶液に(NH4 2 CO3 水溶液を添加し、La2 (C
3 3 を生成後、フッ化水素酸との反応でLaF3
する精製法である。このような精製過程で得られるLa
2 (CO3 3 は、Fe,Co,Niについては精製さ
れているが,Cuについては出発物質のLa2 3 での
10ppbに対し、20ppbとCuが汚染される欠点
があった。さらに、この精製法ではNd,Prの除去が
できないという欠点があった。
【0006】また、希土類不純物相互の分離については
以下ような方法がある。 α−ヒドロキシイソ酪酸による核分裂生成物の希土類の
イオン交換分離〔M.M.Zeligman,Anal.Chem.,37 (1965)
pp524 〜525 〕 Y,Tb,Gd,Eu,Sm,Pm,Nd,Pr,C
e,Laの軽希土類の相互分離は、陽イオン交換樹脂の
Dowex50W−X8の100〜200メッシュを交
換カラム(内径7mm,長さ30インチ)に入れ、溶離剤
としてα−ヒドロキシイソ酪酸を用いて行なう方法であ
る。しかしながら、このような方法は、交換カラムの容
量が小さく分離できる希土類は数mg程度であり、10g
程度の希土類の分離ができないという欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、高純度のLaF3 あるいはYF3 の製造にお
いて、陽イオン交換樹脂カラムによりLaあるいはYの
水溶液に含まれているFe,Co,Ni,Cuなどの遷
移金属不純物およびNd,Prなどの希土類不純物を低
減し、純度が優れたLaF3 あるいはYF3 が容易に得
られる方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、Laある
いはYの水溶液を陽イオン交換樹脂カラムを用いて湿式
精製を行った後、LaあるいはYの溶出液にフッ素化剤
を加え、LaあるいはYのフッ化物沈殿を生成し、この
フッ化物沈殿を脱水、乾燥、焼成後、LaF3あるいは
YF3 とする方法で解決される。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
高純度希土類フッ化物の製造方法は、LaあるいはYの
水溶液を陽イオン交換樹脂カラムを用いて湿式精製を行
った後、LaあるいはYの溶出液にフッ素化剤を加え、
LaあるいはYのフッ化物沈殿を生成し、このフッ化物
沈殿を脱水、乾燥、焼成後、LaF3 あるいはYF3
する方法である。
【0010】陽イオン交換樹脂カラムとしては、スチレ
ンジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入して
なる強酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムを用いる
ことが好ましい。
【0011】湿式精製は、LaあるいはYの水溶液を陽
イオン交換樹脂カラムに通し、陽イオン交換樹脂がLa
あるいはYを吸着した後、pHが3.5〜4.5である
0.2〜1.0Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶液を溶離
剤として用いるのが好ましい。
【0012】フッ素化剤としては、フッ化水素酸、酸性
フッ化アンモニウム、フッ化水素ガスのいづれか1つを
用いることが好ましい。
【0013】LaあるいはYのフッ化物沈澱の焼成は、
酸性フッ化アンモニウムを添加し、600〜800℃に
おいて行なうのが好ましい。
【0014】本発明の高純度希土類フッ化物の製造方法
は、陽イオン交換樹脂カラムによる希土類元素の相互分
離の長所を活かし、かつ、LaあるいはYの水溶液を陽
イオン交換樹脂カラムに通し、陽イオン交換樹脂がLa
あるいはYを吸着した後、これに溶離剤を加えCr(II
I), Fe(III), Co(II),Ni(II),Cu(II)の遷移
金属不純物を溶離させ、Laの水溶液の場合は、La以
外のNd,Prを含むランタノイドを溶離させた後、L
aを溶出させ、一方、Yの水溶液の場合はYを溶出し、
ランタノイドは陽イオン交換樹脂カラムに残留させるこ
とを最も主要な特徴とする。
【0015】このような高純度希土類フッ化物の製造方
法は、従来の技術ではCu以外の遷移金属不純物だけの
除去、1ppm レベルの希土類不純物の低減化だけが実施
されているのに対して、1種の精製法で遷移金属不純物
と希土類不純物の両者が容易に除去できるものである。
従って、本発明の高純度希土類フッ化物の製造方法によ
って得られる希土類フッ化物は、遷移金属不純物、La
あるいはY以外の希土類不純物の両者が大幅に低減し、
純度が向上する。
【0016】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
する。 (実施例1)La2 3 を出発とするLaF3 の製造方
法を図面を用いて説明する。図1は本発明の高純度希土
類フッ化物の製造方法の実施に好適に用いられる陽イオ
ン交換樹脂カラムによるLaあるいはYの精製を説明す
るための図である。図1中符号1は陽イオン交換樹脂、
2は陽イオン交換樹脂1が充填されたカラム、3はフィ
ルタ、4はチューブ、5はペリスタポンプ、6は溶離
液、7は溶出液である。
【0017】まず、La2 3 25gを秤量後、硝酸4
0mlに溶解し、酢酸アンモニウムを添加し、pHを4.
5とした後、分析グレードの陽イオン交換樹脂1(50
W−X8)600gを充填したカラム2(内径70m/
m,長さ600m/m)にLaの水溶液を流し、上記陽
イオン交換樹脂1にLaを吸着させた。ついで、カラム
2に0.4Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶離液6を30
00ml流入し、遷移金属不純物およびLa以外の希土
類不純物を溶離して除去した。さらに、上記カラム2に
1.0Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶離液6を1000
ml流入させLaを溶出させた。ついで、Laの溶出液
7をフッ素化剤のフッ化水素酸に入れLaのフッ化物沈
殿を生成した。そして、Laのフッ化物沈殿を脱水、乾
燥させた後、酸性フッ化アンモニウムを添加し、600
℃で焼成しLaF3 を得た。このLaF3 の同定はX線
回折で行った。表1にこの実施例1で製造したLaF3
の中性子放射化分析による遷移金属不純物、Nd,Pr
の分析値を示す。
【0018】
【表1】
【0019】上記表1においてCo,Cuは各々0.1
ppb、Cr,Fe,Nd,Prは各々1ppb未満、
Niは10ppb未満であり、いずれも検出下限に近い
値まで高純度化できていることが確認できる。
【0020】ついで、この実施例1で製造したLaF3
をフッ化物ガラス光ファイバ原料成分として使用した。
その結果、吸収損失の小さい良好なフッ化ガラス光ファ
イバが得られた。また、フッ素化剤として酸性フッ化ア
ンモニウムあるいはフッ化水素ガスを用いてLaのフッ
化物沈殿を生成しても上記と同様に高純度のLaF3
得られた。
【0021】(実施例2)Y2 3 を出発とするYF3
の製造方法を図1を用いて以下に説明する。Y2 3
0gを秤量後、硝酸40mlに溶解し、酢酸アンモニウ
ムを添加しpHを3.5とした。溶解したYの水溶液を分
析グレードの陽イオン交換樹脂1(50W−X8)60
0gを充填したカラム2に流し、Yを吸着させた。つい
で、カラム2に0.2Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶離
液6の200mlをペリスタポンプ5を使用し流入さ
せ、遷移金属不純物を溶離し廃棄した。さらに上記カラ
ム2に、0.4Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶離液6を
1800ml流入し、Yを溶出させた。ついで、Yの溶
出液7をフッ素化剤のフッ化水素酸に入れ、Yのフッ化
物沈殿を生成した。そして、Yのフッ化物沈殿を脱水、
乾燥し、酸性フッ化アンモニウムを添加し、800℃で
焼成し、YF3 を得た。このYF3 について遷移金属お
よび希土類不純物分析を行った結果、上記表1に示した
分析値とほぼ同様、Cr,Fe,Nd,Prは各々1p
pb以下、Co,Cuは0.1ppb以下となり、いず
れも検出下限値まで高純度化できていることを確認し
た。
【0022】ついで、この実施例2で製造したYF3
フッ化物ガラス光ファイバ原料成分として使用した。そ
の結果、吸収損失の小さい良好なフッ化ガラス光ファイ
バが得られた。また、フッ素化剤としてフッ化水素ガス
を用いてフッ化物沈殿を生成しても上記と同様に高純度
のYF3 が得られた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高純度希
土類フッ化物の製造方法は、LaあるいはYの水溶液を
陽イオン交換樹脂カラムを用いて湿式精製を行った後、
LaあるいはYの溶出液にフッ素化剤を加え、Laある
いはYのフッ化物沈殿を生成し、このフッ化物沈殿を脱
水、乾燥、焼成してLaF3 あるいはYF3 とするの
で、陽イオン交換樹脂カラムと溶離剤とによって、遷移
金属不純物およびLaあるいはY以外の希土類不純物の
除去が行えるため、遷移金属不純物、希土類不純物の両
者が極めて少ない高純度希土類フッ化物が容易に得られ
る。従って、本発明の高純度希土類フッ化物の製造方法
によって得られる高純度希土類フッ化物をフッ化物ガラ
ス光ファイバ原料として用いることによって、超低損失
のフッ化物ガラス光ファイバを製造できるという利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高純度希土類フッ化物の製造方法の実
施に好適に用いられる陽イオン交換樹脂カラムによるL
aあるいはYの精製を説明するための図である。
【符号の説明】
1 陽イオン交換樹脂 2 カラム 6 溶離液 7 溶出液

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LaあるいはYの水溶液を陽イオン交換
    樹脂カラムを用いて湿式精製を行った後、Laあるいは
    Yの溶出液にフッ素化剤を加え、LaあるいはYのフッ
    化物沈殿を生成し、このフッ化物沈殿を脱水、乾燥、焼
    成してLaF3 あるいはYF3 とすることを特徴とする
    高純度希土類フッ化物の製造方法。
  2. 【請求項2】 陽イオン交換樹脂カラムが、スチレンジ
    ビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入してなる
    強酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムであることを
    特徴とする請求項1記載の高純度希土類フッ化物の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 湿式精製が、LaあるいはYの水溶液を
    陽イオン交換樹脂カラムに通し、陽イオン交換樹脂がL
    aあるいはYを吸着した後、pHが3.5〜4.5である
    0.2〜1.0Mのα−ヒドロキシイソ酪酸溶液を溶離
    剤として用いるものであることを特徴とする請求項1記
    載の高純度希土類フッ化物の製造方法。
  4. 【請求項4】 フッ素化剤がフッ化水素酸、酸性フッ化
    アンモニウム、フッ化水素ガスのいづれか1つであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の高純度希土類フッ化物の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 LaあるいはYのフッ化物沈澱の焼成
    が、酸性フッ化アンモニウムを添加し、600〜800
    ℃において行なうことを特徴とする請求項1記載の高純
    度希土類フッ化物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101348951B (zh) 2008-07-11 2011-01-19 长春理工大学 稀土氟化物/稀土氟氧化物复合纳米纤维制备方法
JP2018108923A (ja) * 2016-12-30 2018-07-12 有研稀土新材料股▲フン▼有限公司 水素含有希土類フッ化物、その製造方法及び使用
CN109694100A (zh) * 2019-02-01 2019-04-30 渤海大学 一种自牺牲模板法制备LaF3的方法
JP2021134410A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 国立大学法人東京海洋大学 ランタノイドの分離方法

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