Редкоземни елементисамите те имат богати електронни структури и показват много оптични, електрически и магнитни свойства. След редкоземна наноматериализация, той проявява много характеристики, като ефект на малък размер, висок специфичен повърхностен ефект, квантов ефект, изключително силни оптични, електрически, магнитни свойства, свръхпроводимост, висока химическа активност и т.н., което може значително да подобри производителността и функцията на материали и разработване на много нови материали. Ще играе важна роля във високотехнологични области като оптични материали, материали, излъчващи светлина, кристални материали, магнитни материали, материали за батерии, електрокерамика, инженерна керамика, катализатори и др.?
1、 Настоящи изследвания и области на приложение
1. Редкоземен луминесцентен материал: Редкоземен нано флуоресцентен прах (прах за цветни телевизори, прах за лампи), с подобрена светлинна ефективност, значително ще намали количеството на използваната редка земя. Използвайки основноY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Кандидат за нови материали за цветна телевизия с висока разделителна способност.?
2. Нано свръхпроводящи материали: YBCO свръхпроводниците, приготвени с помощта на Y2O3, особено тънкослойните материали, имат стабилна производителност, висока якост, лесна обработка, близо до практически етап и широки перспективи.?
3. Редкоземни наномагнитни материали: използвани за магнитна памет, магнитна течност, гигантско магнитосъпротивление и т.н., значително подобряващи производителността, правейки устройствата високоефективни и миниатюризирани. Например оксидни гигантски магнитосъпротивителни мишени (REMnO3 и др.).?
4. Редкоземна керамика с висока производителност: Електрокерамика (електронни сензори, PTC материали, микровълнови материали, кондензатори, термистори и т.н.), подготвени с ултрафин или нанометър Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 и т.н., чиито електрически свойства, термични свойствата и стабилността са значително подобрени, са важен аспект от надграждането на електронните материали. Керамиката, синтерована при по-ниски температури, като нано Y2O3 и ZrO2, има силна здравина и издръжливост и се използва в устойчиви на износване устройства като лагери и режещи инструменти; Ефективността на многослойните кондензатори и микровълновите устройства, направени от нано Nd2O3, Sm2O3 и др., е значително подобрена.?
5. Редкоземни нанокатализатори: В много химични реакции се използват редкоземни катализатори. Ако се използват редкоземни нанокатализатори, тяхната каталитична активност и ефективност ще бъдат значително подобрени. Настоящият CeO2 нано прах има предимствата на висока активност, ниска цена и дълъг експлоатационен живот в автомобилния пречиствател на изгорели газове и е заменил повечето от благородните метали с годишно потребление от хиляди тонове.?
6. Редкоземен ултравиолетов абсорбатор:Нано CeO2прах има силна абсорбция на ултравиолетови лъчи и се използва в слънцезащитна козметика, слънцезащитни влакна, автомобилно стъкло и др.?
7. Редкоземно прецизно полиране: CeO2 има добър полиращ ефект върху стъкло и други материали. Nano CeO2 има висока прецизност на полиране и се използва в дисплеи с течни кристали, силициеви вафли, стъклени хранилища и др. Накратко, приложението на редкоземни наноматериали току-що започна и е концентрирано в областта на високотехнологичните нови материали, с висока добавена стойност, широк обхват на приложение, огромен потенциал и много обещаващи търговски перспективи.?
2、 Технология на приготвяне
Понастоящем производството и приложението на наноматериали привличат вниманието на различни страни. Китайската нанотехнология продължава да напредва и промишленото производство или пробното производство е успешно извършено в наноразмерни SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 и други прахообразни материали. Настоящият производствен процес и високите производствени разходи обаче са неговата фатална слабост, която ще повлияе на широкото приложение на наноматериалите. Следователно е необходимо непрекъснато подобряване.?
Поради специалната електронна структура и големия атомен радиус на редкоземните елементи, техните химични свойства са много различни от другите елементи. Следователно методът на получаване и технологията за последваща обработка на редкоземни нанооксиди също се различават от другите елементи. Основните методи на изследване включват:?
1. Метод на утаяване: включително утаяване с оксалова киселина, карбонатно утаяване, хидроксидно утаяване, хомогенно утаяване, комплексообразуващо утаяване и др. Най-голямата характеристика на този метод е, че разтворът се образува бързо, лесно се контролира, оборудването е просто и може да произвежда продукти с висока чистота. Но е трудно да се филтрира и лесно да се агрегира?
2. Хидротермален метод: Ускоряване и засилване на реакцията на хидролиза на йони при условия на висока температура и налягане и образуване на диспергирани нанокристални ядра. Този метод може да получи нанометрови прахове с равномерна дисперсия и тясно разпределение на размера на частиците, но изисква оборудване с висока температура и високо налягане, което е скъпо и небезопасно за работа.?
3. Гелов метод: Това е важен метод за получаване на неорганични материали и играе важна роля в неорганичния синтез. При ниска температура органометалните съединения или органичните комплекси могат да образуват зол чрез полимеризация или хидролиза и да образуват гел при определени условия. По-нататъшната топлинна обработка може да произведе ултра фини оризови юфка с по-голяма специфична повърхност и по-добра дисперсия. Този метод може да се извърши при меки условия, което води до прах с по-голяма повърхност и по-добра диспергируемост. Времето за реакция обаче е дълго и отнема няколко дни, за да завърши, което затруднява изпълнението на изискванията на индустриализацията?
4. Метод на твърдата фаза: разлагането при висока температура се извършва чрез реакция на твърдо съединение или междинна суха среда. Например, редкоземен нитрат и оксалова киселина се смесват чрез топкова мелница в твърда фаза, за да се образува междинен продукт от редкоземен оксалат, който след това се разлага при висока температура, за да се получи ултра фин прах. Този метод има висока ефективност на реакцията, просто оборудване и лесна работа, но полученият прах има неправилна морфология и лоша еднородност.
Тези методи не са уникални и може да не са напълно приложими за индустриализацията. Има много методи за приготвяне, като метод на органична микроемулсия, алкохолиза и др.?
3、 Напредък в индустриалното развитие
Индустриалното производство често не възприема един метод, а по-скоро използва силните страни и допълва слабите страни и комбинира няколко метода за постигане на високо качество на продукта, ниска цена и безопасен и ефективен процес, необходими за комерсиализация. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. наскоро постигна индустриален напредък в разработването на редкоземни наноматериали. След много методи за изследване и безброй тестове беше открит метод, който е по-подходящ за промишлено производство - микровълнов гел метод. Най-голямото предимство на тази технология е, че: първоначалната 10-дневна гел реакция се съкращава до 1 ден, така че ефективността на производството се увеличава 10 пъти, цената е значително намалена и качеството на продукта е добро, повърхностната площ е голяма , реакцията на пробния потребител е добра, цената е с 30% по-ниска от тази на американските и японските продукти, което е много конкурентно в международен план, Постигане на международно напреднало ниво.?
Напоследък бяха проведени промишлени експерименти с помощта на метода на утаяване, главно с използване на амонячна вода и амонячен карбонат за утаяване и използване на органични разтворители за дехидратация и повърхностна обработка. Този метод има прост процес и ниска цена, но качеството на продукта е лошо и все още има някои агломерации, които се нуждаят от допълнително подобрение и подобрение.?
Китай е основна страна в редкоземните ресурси. Разработването и прилагането на редкоземни наноматериали отвори нови пътища за ефективно използване на редкоземни ресурси, разшири обхвата на редкоземните приложения, насърчи разработването на нови функционални материали, увеличи износа на продукти с висока добавена стойност и подобри външни възможности за печелене на обмен. Това има важно практическо значение за превръщането на предимствата на ресурсите в икономически предимства.
Време на публикуване: 27 юни 2023 г