权利要求

1.一种稀土氧氯化物的超快合成方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：制备粉末前驱体;

步骤二：将所述粉末前驱体置入石墨管中，在保护性气氛中，采用快速焦耳加热技术进行热处理，得到稀土氧氯化物材料。

所述步骤一包括：将稀土氧化物(RExOy)、稀土氯化物、金属盐混合，研磨成粉末;或将稀土氧化物(RExOy)与浓盐酸混合，随后烘干形成固体粉末。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土氧化物(RExOy)与稀土氯化物的摩尔比为1:1至1:40。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐选自NaCl、KCl、LiCl、NH4Cl中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐的占比为0.1–10wt%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土氧化物(RExOy)与浓盐酸的摩尔比为1:10至1:20。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的快速焦耳加热技术，其加热时间为1–1200s，温度控制在500–3000℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护性气氛选自氩气、氮气、氢气、氢氩混合气、氢氮混合气、空气中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土氧化物和稀土氯化物中的稀土元素RE选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或者几种。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的快速焦耳加热技术的装置初始电阻为1～9Ω。

10.一种稀土氧氯化物材料，其特征在于，其是通过权利要求1至9中任一项所述的方法制备得到的，所述材料呈结晶态，具有层状形貌，其XRD半峰宽小于0.3°。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种稀土氧氯化物的超快合成方法，属于无机材料合成与高温热处理技术领域。

背景技术

[0002]目前，稀土氧氯化物因其优异的热稳定性、电绝缘性以及对稀土离子发光特性的调控能力，广泛应用于光学、电子器件、催化剂载体等高技术领域。传统焙烧法需要>10小时、能耗>5000kJ/mol，且产物结晶度低，XRD半峰宽>0.5°。稀土氯化物(尤其是水合氯化物)在升至超高温的过程中极易挥发或热分解，导致副相(RE2O2Cl/RE2O3)生成。稀土氧化物及氯化物多为绝缘体或半导体，初始电阻极高，导致加热启动困难或能量耦合效率低。传统的高温固相反应通常在管式炉或马弗炉中进行，属于间歇式批处理工艺，难以实现连续化和规模化生产。同时也存在能耗高、时间长、结晶不完全等缺陷。溶胶-凝胶法等湿化学法可进行一定规模的制备，但其后续处理繁琐，且存在废水排放问题。因此，迫切需要一种能够克服上述困难，实现稀土氧氯化物高效、节能、可控合成的焦耳热技术。

[0003]快速焦耳加热可用于对先进纳米材料进行快速热处理，已成为一种强大且可扩展的合成技术。通过提供瞬时、高强度的电脉冲，能够在毫秒级范围内实现超快的加热和冷却速率。瞬时高温抑制晶粒过度生长，获得亚微米级层状结构(Faizan et al. Mater Res.Bull. 2025, 192, 113639. Qin et al. J Mater Chem A. 2025,13, 12828-12854. Liuet al. Angew Chem Int Edit. 2025, 64, e202414021.) 。这种超薄的层状结构极大地促进了载流子的快速分离与传输，使其在高性能光电探测器与紫外屏蔽材料领域展现出巨大潜力;同时，该特殊形貌也显著增大了材料的比表面积，为负载贵金属纳米粒子提供了理想的载体，从而拓展了其在催化领域的应用前景。在此基础上，通过将焦耳加热装置进一步优化设计为连续式生产系统，可实现该技术的规模化生产，成功解决了稀土氧氯化物难以规模化、连续化合成的产业瓶颈问题。该技术在材料合成方面提供了前所未有的控制能力，并已被成功应用于一系列具有功能属性驱动的材料中。

[0004]现有技术中阻碍焦耳热法应用于稀土氧氯化物合成的技术障碍：

稀土氯化物易挥发/分解：在高温下，尤其是水合氯化物极易挥发或热分解，导致生成副相(如RE2O2Cl、RE2O3)，结晶度下降。

[0005]反应物电阻过高：稀土氧化物及氯化物大多为绝缘体或半导体，初始电阻高，不利于焦耳热效应的顺利启动。

发明内容

[0006]本发明提供了一种稀土氧氯化物的超快合成方法，可以有效解决上述问题。

[0007]本发明提供一种稀土氧氯化物的超快合成方法，包括如下步骤：

步骤一：制备粉末前驱体;

步骤二：将所述粉末前驱体置入石墨管中，在保护性气氛中，采用快速焦耳加热技术进行热处理，得到稀土氧氯化物材料;

所述步骤一包括：将稀土氧化物(RExOy)、稀土氯化物、金属盐混合，研磨成粉末;或将稀土氧化物(RExOy)与浓盐酸混合，随后烘干形成固体粉末。

[0008]在一些实施例中，所述稀土氧化物(RExOy)与稀土氯化物的摩尔比为1:1至1:40。

[0009]在一些实施例中，所述稀土氯化物为无水稀土金属氯化物(RECl3)或水合稀土氯化物(RECl3·zH2O)。

[0010]在一些实施例中，所述金属盐选自NaCl、KCl、LiCl、NH4Cl中的一种或多种。

[0011]在一些实施例中，所述稀土氧化物(RExOy)与浓盐酸的摩尔比为1:10至1:20。

[0012]在一些实施例中，所述步骤二中的快速焦耳加热技术，其加热时间为1s–1200s，温度控制在500–3000℃。

[0013]在一些实施例中，所述保护性气氛选自氩气、氮气、氢气、氢氩混合气、氢氮混合气、空气中的一种。

[0014]在一些实施例中，所述稀土氧化物和稀土氯化物中的稀土元素RE选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或者几种。

[0015]在一些实施例中，所述步骤二中的快速焦耳加热技术的装置初始电阻为1～9Ω。

[0016]一种稀土氧氯化物材料，其是通过上述的方法制备得到的，所述材料呈结晶态，具有层状形貌，其XRD半峰宽小于0.3°。

[0017]本发明的有益效果是：

1、本发明采用快速焦耳热技术，通过施加瞬时脉冲电流实现焦耳热冲击，使前驱体瞬间达到超高温(>3000 K)，随后以极快速率冷却(>104K/s)。该过程可在数秒至数十秒内完成反应，极大缩短了制备时间，全程合成时间缩短至1–1200s，相比传统焙烧法(>10小时)效率极大提升。

[0018]2、本发明采用快速焦耳热技术，极高的升降温速率有效抑制材料的烧结和团聚，促进原子级分散，从而实现对材料微观形貌、组成和结构的精准调控。相较于传统方法加热时间长、能耗高等弊端，该策略有效克服了耗时、能耗高及多步操作等缺点。本发明相比传统焙烧能耗大大降低，且制备过程中无需使用有机溶剂、模版剂及其他有毒试剂，方法快速简便、环境友好、绿色安全。

[0019]3、本发明能克服阻碍焦耳热法应用的技术障碍：针对反应物电阻高的问题，本发明将导电性较好的石墨管与前驱体粉末紧密接触，使装置初始电阻较低(约1～9Ω)，确保焦耳热效应的顺利启动。

[0020]4、针对稀土氯化物易挥发的问题，本发明通过在体系中引入0.1–10wt%金属盐(如NaCl、KCl等)，该金属盐在高温下熔融形成液相包覆，有效抑制RECl3的剧烈挥发，可显著减少了RECl3的用量及净挥发，使体系更加稳定，减少副相生成，提高产物结晶度。同时，传统固相法制备稀土氧氯化物通常需要长时间的煅烧过程，在这个过程中RECl3大量挥发，而本发明采用超快速焦耳加热技术，可显著减少反应过程中RECl3的挥发，从而降低了对反应物RECl3的用量需求。

[0021]5、本发明针对两类不同的含氯前驱体采用了不同的抑制挥发思路：对于采用稀土氧化物+外加稀土氯化物的体系，外加RECl3在快速高温下易挥发，故优选再加入0.1～10wt%的NaCl、KCl、LiCl或NH4Cl，在FJH瞬时高温下形成局部熔融/包覆相，以降低挥发并提高结晶度，该效果由对比例3可证明。对于先由稀土氧化物与浓盐酸按约1:10～1:20反应并干燥制备而成的前驱体粉末，颗粒表面原位生成分布均匀的含氯层，在FJH升温初段可形成暂时的高氯分压环境，起到气相回补和挥发抑制作用，同时该路线的氯化物含量和温度窗口较为温和，因而在1500 ℃左右、约200 s的FJH条件下即可获得结晶良好的稀土氧氯化物而无需另加金属盐。

[0022]6、本发明所得稀土氧氯化物产品结晶度高，同时，极高的升降温速率有效抑制晶粒团聚与烧结，获得形貌可控的层状结构。

[0023]7、本发明采用固相混合方式，反应物稀土氧化物及氯化物的混合比例从1:1至1:40，该混合比例的范围宽，稀土氧氯化物的原料选择范围广、廉价、无毒无害，可选择无水稀土金属氯化物(RECl3)、水合稀土氯化物(RECl3·zH2O)、稀土氧化物(RExOy)等，可根据实际情况调整，使得该制备方法具有灵活性。

[0024]8、本发明采用的快速焦耳热技术，其设备易于与连续化生产系统集成。后续可通过设计卷对卷(Roll-to-Roll)电极系统，可将前驱体粉末预先压制成带状或装载于柔性石墨毡传送带上，使其在电极辊之间连续通过并接受瞬时高温处理，从而实现稀土氧氯化物材料的低成本、高效率、大规模连续生产，这是传统批处理式焙烧炉无法实现的。

附图说明

[0025]为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0026]图1为实施例1、实施例4、实施例10、实施例13中制备得到的稀土氧氯化物的X射线衍射图(XRD)，图1标注：(a)SmOCl，(b)TbOCl，(c)LaOCl， (d)NdOCl。

[0027]图2为实施例1、实施例4、实施例10、实施例13、实施例16中制备得到的SmOCl、TbOCl、LaOCl、NdOCl扫描电镜图(SEM)，图2标注：(a,b)SmOCl层状结构;(c,d)TbOCl层状结构;(e,f)LaOCl层状结构;(g,h)NdOCl层状结构。(i,g)NdOCl层状结构。

[0028]图3为实施例10中制备得到的LaOCl、对比例1传统高温加热合成得到

的LaOCl的X射线衍射图(XRD)，图3标注：(a)FJH-LaOCl，(b)C-LaOCl。

[0029]图4为实施例16中中制备得到的NdOCl，图4标注：NdOCl-2。

[0030]图5为对比例2中传统高温固相法合成的SmOCl的扫描电镜图(SEM)、对比例3中不加金属盐快速焦耳热制备的PrOCl的X射线衍射图(XRD)。图5标注：(a)SmOCl颗粒聚集结构，(b)Pr6O11+PrOCl。

[0031]图6为实施例的稀土氧氯化物的超快合成方法的示意图。

具体实施方式

[0032]为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

[0033]本发明实施例采用的快速焦耳热反应器为赛因FJH-2024B焦耳热反应器，由电源控制柜、真空反应腔体及数据采集系统组成。FJH-2024B焦耳热反应器集成了红外测温仪，阿尔泰USB3100N数据采集卡，实现了电压、电流、温度法毫秒级采集、记录和监控。

[0034]实施例1：快速焦耳热制备SmOCl

1.将Sm2O3与SmCl3按照1:1的摩尔比进行混合，添加1wt%的KCl，使用玛瑙研钵将其研磨均匀。

[0035]2.把步骤1得到的前驱体粉末放置于石墨管内，在两端添加石墨堵头，随后放入快速焦耳热反应器真空反应箱。

[0036]3.对步骤2中放置好前驱体的真空反应箱进行抽真空处理，接着通入惰性气体N2，如此反复操作三次。

[0037]4.在施加脉冲加热电流之前，系统自动向回路注入一个微弱的低电流测试信号，以精确测量石墨管及其内部前驱体粉末所构成回路的初始电阻，该装置的初始电阻为8.2Ω，设置加热程序，加热时长为1s，使温度升高至500℃。

[0038]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移至离心管中进行洗涤、干燥，即可得到稀土氧氯化钐。

[0039]图1a为SmOCl的XRD图谱。从XRD图谱能够看出，与标准卡片对比可知，所获得的产物为SmOCl。从SEM图(图2a、图2b)能够看出，该氧氯化钐属于二维层状材料。

实施例2：快速焦耳热制备ErOCl

1.将Er2O3与ErCl3按摩尔比1:1混合，加入1wt%KCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0040]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱。

[0041]3.将步骤2中放置好前驱体的真空反应箱抽真空，通入惰性气体N2，反复三次。

[0042]4.装置初始电阻为9.7Ω，设置加热程序，加热时间为1s，升温至500℃。

[0043]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化铒。

[0044]实施例3：快速焦耳热制备LuOCl

1.将Lu2O3与LuCl3·6H2O按摩尔比1:1混合，加入2wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0045]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0046]3.将步骤2中放置好前驱体的真空反应箱抽真空，通入惰性气体N2，反复三次。

[0047]4.装置初始电阻为8.6Ω，设置加热程序，加热时间为1s，升温至500℃。

[0048]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镥。

[0049]实施例4：快速焦耳热制备TbOCl

1.将Tb4O7与TbCl3按摩尔比1:10混合，加入5wt%LiCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0050]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0051]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0052]4.装置初始电阻为5.1Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0053]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化铽。

[0054]图1b是TbOCl的XRD。从XRD图上可以看出，与标准的卡片对比，所得到的产物为TbOCl。从SEM图(图2c、图2d)上可以看出该氧氯化铽为二维层状材料。

[0055]实施例5：快速焦耳热制备CeOCl

1.将CeO2与CeCl3按摩尔比1:10混合，加入10wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0056]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0057]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0058]4.装置初始电阻为5.2Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0059]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化铈。

[0060]实施例6：快速焦耳热制备PrOCl

1.将Pr6O11与PrCl3按摩尔比1:10混合，加入7wt%LiCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0061]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0062]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0063]4.装置初始电阻为4.8Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0064]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镨。

[0065]实施例7：快速焦耳热制备DyOCl

1.将Dy2O3与DyCl3按摩尔比1:10混合，加入9wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0066]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0067]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0068]4.装置初始电阻为5.3Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0069]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镝。

[0070]实施例8：快速焦耳热制备ErOCl

1.将Er2O3与ErCl3按摩尔比1:10混合，加入3wt%KCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0071]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0072]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0073]4.装置初始电阻为5.0Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0074]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化铒。

[0075]实施例9：快速焦耳热制备HoOCl

1.将Ho2O3与HoCl3·6H2O按摩尔比1:1混合，加入7wt%LiCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0076]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0077]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0078]4.装置初始电阻为9.8Ω，设置加热程序，加热时间为60s，升温至800℃。

[0079]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钬。

[0080]实施例10：快速焦耳热制备LaOCl

1.将La2O3与LaCl3·6H2O按摩尔比1:20混合，加入4wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0081]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0082]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入氢氩混合气。

[0083]4.装置初始电阻为2.1Ω，设置加热程序，加热时间为600s，升温至1500℃。

[0084]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镧。

[0085]LaOCl的快速焦耳热放电阶段电源实测电压约15 V，电流约30 A，放电时间约600s，平均功率是 450 W，总能耗约 0.075 kWh，约6.75 kJ。在获得结晶良好的稀土氧氯化物前提下，本发明的单次合成能耗处于kJ量级。

[0086]图1c是LaOCl的XRD。从图1c上可以看出，所得产物的衍射峰清晰锐利、峰形尖锐，衍射强度高，半峰宽较窄，表明产物结晶度较高，晶相结构完整且纯净。与标准的卡片对比，所得到的产物为LaOCl。从SEM图(图2e、2f)能够看出，该氧氯化镧属于二维层状材料。

实施例11：快速焦耳热制备TmOCl

1.将Tm2O3与TmCl3按摩尔比1:20混合，加入5wt%KCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0087]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0088]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入氢氩混合气。

[0089]4.装置初始电阻为2.3Ω，设置加热程序，加热时间为600s，升温至1500℃。

[0090]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化铥。

[0091]实施例12：快速焦耳热制备YbOCl

1.将Yb2O3与YbCl3·6H2O按摩尔比1:20混合，加入2wt%LiCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0092]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱。

[0093]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入氢氩混合气。

[0094]4.装置初始电阻为1.8Ω，设置加热程序，加热时间为600s，升温至1500℃。

[0095]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镱。

[0096]实施例13：快速焦耳热制备NdOCl

1.将Nd2O3与NdCl3按摩尔比1:40混合，加入1wt%KCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0097]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0098]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复多次。

[0099]4.装置初始电阻为1.2Ω，设置加热程序，加热时间为1200s，升温至3000℃。

[0100]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钕。

[0101]图1d是NdOCl的XRD。从XRD图上可以看出，与标准的卡片对比，所得到的产物为NdOCl。从SEM图(图2g、2h)能够看出，该氧氯化钕属于二维层状材料。

实施例14：快速焦耳热制备ScOCl

1.将Sc2O3与ScCl3按摩尔比1:40混合，加入10wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0102]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0103]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复三次。

[0104]4.装置初始电阻为1.1Ω，设置加热程序，加热时间为1200s，升温至3000℃。

[0105]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钪。

[0106]实施例15：快速焦耳热制备YOCl

1.将Y2O3与YCl3·6H2O按摩尔比1:40混合，加入10wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0107]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0108]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复三次。

[0109]4.装置初始电阻为1.1Ω，设置加热程序，加热时间为1200s，升温至3000℃。

[0110]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钇。

[0111]实施例16：快速焦耳热制备NdOCl

1.将Nd2O3与浓HCl按摩尔比1:10于烧杯中混合、干燥。

[0112]2.将步骤1中的干燥粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0113]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复三次。

[0114]4.装置初始电阻为6.8Ω，设置焦耳加热程序，加热时间为200s，升温至1500℃。

[0115]5.待步骤3中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钕。

[0116]图4是NdOCl-2的XRD。从XRD图上可以看出，与标准的卡片对比，所得到的产物为NdOCl。从SEM图(图2i、2j)上可以看出该氧氯化钕为二维层状材料。

[0117]实施例17：快速焦耳热制备GdOCl

1.将Gd2O3与浓HCl按摩尔比1:10于烧杯中混合、干燥。

[0118]2.将步骤1中的干燥粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0119]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复三次。

[0120]4.装置初始电阻为8.5Ω，设置焦耳加热程序，加热时间为200s，升温至1500℃。

[0121]5.待步骤3中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钆。

[0122]实施例18：快速焦耳热制备PmOCl

1.将Pm2O3与HCl按摩尔比1:10于烧杯中混合、干燥。

[0123]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳热反应器真空反应箱中。

[0124]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置抽真空，通入惰性气体Ar，反复三次。

[0125]4.装置初始电阻为9.0Ω，设置焦耳加热程序，加热时间为200s，升温至1500℃。

[0126]5.待步骤3中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钷。

[0127]对比例1：传统高温加热法合成LaOCl

1.称取与实施例10等摩尔的La2O3和LaCl3·6H2O粉末，加入4wt%NaCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0128]2.将混合均匀的前驱体粉末转移至瓷舟中，随后放入管式炉内。

[0129]3.通入氢氩混合气，以5℃/min的速率升温至900℃，并在该温度下加热2小时。

[0130]4.反应结束后，随炉冷却至室温，取出样品，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镧。

[0131]对比例1采用额定功率2.5 kW的管式炉，以5 ℃/min升温至900 ℃，并在该温度下保温2 h，其电能消耗约为12.3 kWh，即约4.4×104kJ。与本发明的kJ量级能耗相比，传统管式炉方式的能耗提高了数个数量级。

[0132]对所得产物进行XRD测试，图3结果显示主相为LaOCl，但是图谱中，衍射峰强度显著减弱，峰形宽钝，基线噪声大。

[0133]实施例10所制得的LaOCl样品在X射线衍射分析中主峰强度显著高于对比例1，且半峰宽(FWHM)普遍小于0.3°，且衍射峰强度提升约50%以上，形更为尖锐、对称。相较而言，对比例1样品的衍射峰强度较低、半峰宽较大，显示其结晶度不足。

[0134]由此可知，与实施例10的快速焦耳热法进行对比，对比例1的传统高温加热法下，产物批次间差异显著，常出现副相或结晶度波动。快速焦耳加热制备稀土氧氯化物的XRD衍射峰位置固定，不同批次样品之间的测试结果高度一致。同时，传统高温法因加热速率缓慢、反应时间过长，导致反应物挥发，且能耗极高，无法实现超快、低温、低能耗合成。

[0135]对比例2：传统高温加热法合成SmOCl

1.将Sm2O3与SmCl3按摩尔比1:1混合，加入1wt%KCl，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0136]2.将混合均匀的前驱体粉末转移至瓷舟中，随后放入管式炉内。

[0137]3.通入氢氩混合气，以5℃/min的速率升温至500℃，并在该温度下加热2小时。

[0138]4.反应结束后，随炉冷却至室温，取出样品，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化钐。

[0139]图5a是SmOCl的SEM图。从图上可以看出传统高温固相加热法制备的SmOCl颗粒呈现出严重的团聚现象，形貌不规则，片状层结构难以形成，颗粒尺寸分布不均，部分区域出现烧结和块状聚集。

[0140]与图2a，2b相比，采用快速焦耳热方法制备的SmOCl呈现出规则的二维层状片状结构，晶粒分布均匀，片层边界清晰，形貌保持完整，说明该方法能够在极短时间内实现快速结晶，抑制晶粒团聚与过度烧结。

[0141]对比例3：不加入金属盐快速焦耳热制备PrOCl

1.称取与实施例6等摩尔Pr6O11与PrCl3混合，用玛瑙研钵研磨均匀。

[0142]2.将步骤1中的前驱体粉末置于石墨管中，两端加入石墨堵头，放入快速焦耳加热装置中。

[0143]3.将步骤2中放置好前驱体的焦耳热装置于空气气氛中。

[0144]4.设置加热程序，装置初始电阻为15.6Ω，加热时间为60s，升温至800℃。

[0145]5.待步骤4中的石英管冷却至室温后，将粉末转移到离心管中洗涤、干燥，即得到稀土氧氯化镨。

[0146]对所得产物进行XRD测试，图5b结果显示除了目标相PrOCl外，还存在明显的副相Pr6O11和其他杂峰，产物晶型不完整。

[0147]与实施例6(添加7wt%LiCl)相比，本对比例所得产物结晶度明显降低，XRD半峰宽增大，且副相含量高，证明金属盐在高温下熔融形成液相包覆层，有效抑制了RECl3的剧烈挥发并提高了产物结晶度。

[0148]以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(6)