Rijetki zemljani elementisami imaju bogate elektronske strukture i pokazuju mnoga optička, električna i magnetska svojstva. Nakon nanomaterijalizacije rijetkih zemalja, pokazuje mnoge karakteristike, poput efekta male veličine, visokog specifičnog površinskog efekta, kvantnog efekta, izuzetno jakih optičkih, električnih, magnetskih svojstava, supravodljivosti, visoke kemijske aktivnosti, itd., što može uvelike poboljšati performanse i funkciju materijala i razviti mnoge nove materijale. Igrat će važnu ulogu u visokotehnološkim poljima kao što su optički materijali, materijali koji emituju svjetlost, kristalni materijali, magnetni materijali, materijali za baterije, elektrokeramika, inženjerska keramika, katalizatori, itd.?
1、 Trenutna razvojna istraživanja i polja primjene
1. Luminescentni materijal rijetkih zemalja: Nano fluorescentni prah rijetkih zemalja (TV prah u boji, prah lampe), s poboljšanom svjetlosnom efikasnošću, uvelike će smanjiti količinu korištene rijetke zemlje. Uglavnom koristećiY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Kandidat za nove materijale za televiziju u boji visoke definicije.?
2. Nano supravodljivi materijali: YBCO superprovodnici pripremljeni upotrebom Y2O3, posebno tankoslojnih materijala, imaju stabilne performanse, visoku čvrstoću, laku obradu, blizu praktičnoj fazi i široke izglede.?
3. Nano magnetni materijali rijetkih zemalja: koriste se za magnetnu memoriju, magnetnu tekućinu, ogromnu magnetnu otpornost, itd., značajno poboljšavajući performanse, čineći uređaje visokih performansi i minijaturiziranim. Na primjer, oksidne gigantske mete magnetootpornosti (REMnO3, itd.).?
4. Keramika visokih performansi retkih zemalja: Elektrokeramika (elektronski senzori, PTC materijali, mikrotalasni materijali, kondenzatori, termistori, itd.) pripremljena sa ultra-finim ili nanometarskim Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, itd., čija električna svojstva, termička svojstva svojstva i stabilnost su znatno poboljšani, važan su aspekt nadogradnje elektronskih materijala. Keramika sinterirana na nižim temperaturama, poput nano Y2O3 i ZrO2, ima jaku čvrstoću i žilavost i koristi se u uređajima otpornim na habanje kao što su ležajevi i alati za rezanje; Performanse višeslojnih kondenzatora i mikrotalasnih uređaja napravljenih od nano Nd2O3, Sm2O3 itd. su znatno poboljšane.?
5. Nanokatalizatori rijetkih zemalja: U mnogim kemijskim reakcijama koriste se katalizatori rijetkih zemalja. Ako se koriste nanokatalizatori rijetkih zemalja, njihova katalitička aktivnost i efikasnost će se znatno poboljšati. Sadašnji CeO2 nano prah ima prednosti visoke aktivnosti, niske cijene i dugog vijeka trajanja u prečišćivaču izduvnih gasova automobila, te je zamijenio većinu plemenitih metala, sa godišnjom potrošnjom od hiljada tona.?
6. Ultraljubičasti apsorber rijetkih zemalja:Nano CeO2puder ima jaku apsorpciju ultraljubičastih zraka, a koristi se u kozmetici za zaštitu od sunca, vlaknima za zaštitu od sunca, auto staklima itd.?
7. Precizno poliranje rijetkih zemalja: CeO2 ima dobar učinak poliranja na staklu i drugim materijalima. Nano CeO2 ima visoku preciznost poliranja i koristi se u displejima s tekućim kristalima, silikonskim pločicama, staklenim skladištima, itd. Ukratko, primjena nanomaterijala rijetkih zemalja je tek počela i koncentrirana je u području novih visokotehnoloških materijala, sa visokim dodanu vrijednost, širok spektar primjene, ogroman potencijal i vrlo obećavajuće komercijalne izglede.?
2、 Tehnologija pripreme
Trenutno su i proizvodnja i primjena nanomaterijala privukle pažnju iz raznih zemalja. Kineska nanotehnologija nastavlja da napreduje, a industrijska proizvodnja ili probna proizvodnja uspešno je izvedena u nanorazmeri SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 i drugim praškastim materijalima. Međutim, trenutni proizvodni proces i visoki troškovi proizvodnje su njegova fatalna slabost, koja će utjecati na široku primjenu nanomaterijala. Stoga je potrebno kontinuirano usavršavanje.?
Zbog posebne elektronske strukture i velikog atomskog radijusa rijetkih zemnih elemenata, njihova kemijska svojstva se jako razlikuju od ostalih elemenata. Stoga se način pripreme i tehnologija naknadne obrade nanooksida rijetkih zemalja također razlikuje od ostalih elemenata. Glavne metode istraživanja uključuju:?
1. Metoda precipitacije: uključujući precipitaciju oksalne kiseline, taloženje karbonata, taloženje hidroksida, homogenu precipitaciju, taloženje kompleksa, itd. Najveća karakteristika ove metode je da otopina brzo stvara nukleaciju, lako se kontrolira, oprema je jednostavna i može proizvesti proizvodi visoke čistoće. Ali je teško filtrirati i lako agregirati?
2. Hidrotermalna metoda: Ubrzati i ojačati reakciju hidrolize jona pod uslovima visoke temperature i pritiska i formirati dispergovana nanokristalna jezgra. Ovom metodom se mogu dobiti nanometarski prahovi sa ujednačenom disperzijom i uskom raspodjelom veličine čestica, ali zahtijeva opremu visoke temperature i visokog pritiska, koja je skupa i nesigurna za rad.?
3. gel metoda: Važna je metoda za pripremu neorganskih materijala i igra značajnu ulogu u neorganskoj sintezi. Na niskim temperaturama, organometalna jedinjenja ili organski kompleksi mogu formirati sol polimerizacijom ili hidrolizom i formirati gel pod određenim uslovima. Daljnja termička obrada može proizvesti ultrafine rižine rezance sa većom specifičnom površinom i boljom disperzijom. Ova metoda se može izvesti u blagim uslovima, što rezultira prahom veće površine i boljom disperzibilnošću. Međutim, vrijeme reakcije je dugo i traje nekoliko dana, što otežava ispunjavanje zahtjeva industrijalizacije?
4. Metoda u čvrstoj fazi: visokotemperaturno razlaganje se vrši kroz reakciju čvrstog jedinjenja ili međuproizvoda u suvom mediju. Na primjer, nitrat rijetkih zemalja i oksalna kiselina se miješaju mljevenjem u čvrstoj fazi kako bi se formirao međuprodukt oksalata rijetkih zemalja, koji se zatim razlaže na visokoj temperaturi kako bi se dobio ultra-fin prah. Ova metoda ima visoku efikasnost reakcije, jednostavnu opremu i lak rad, ali dobijeni prah ima nepravilnu morfologiju i lošu uniformnost.?
Ove metode nisu jedinstvene i možda nisu u potpunosti primjenjive na industrijalizaciju. Postoji mnogo metoda pripreme, kao što su organska mikroemulzija, alkoholiza itd.?
3、 Napredak u industrijskom razvoju
Industrijska proizvodnja često ne usvaja jednu metodu, već se oslanja na prednosti i nadopunjuje slabosti, te kombinuje nekoliko metoda za postizanje visokog kvaliteta proizvoda, niske cijene i sigurnog i efikasnog procesa koji je potreban za komercijalizaciju. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. je nedavno postigao industrijski napredak u razvoju nanomaterijala rijetkih zemalja. Nakon mnogih metoda istraživanja i bezbrojnih testova, pronađena je metoda koja je pogodnija za industrijsku proizvodnju - mikrovalna gel metoda. Najveća prednost ove tehnologije je da: originalna 10-dnevna gel reakcija je skraćena na 1 dan, tako da je efikasnost proizvodnje povećana za 10 puta, troškovi su znatno smanjeni, a kvalitet proizvoda je dobar, površina je velika , reakcija korisnika na probnu verziju je dobra, cijena je 30% niža od američkih i japanskih proizvoda, što je vrlo konkurentno na međunarodnom nivou, postići međunarodni napredni nivo.?
Nedavno su vođeni industrijski eksperimenti metodom precipitacije, uglavnom koristeći amonijačnu vodu i amonijak karbonat za taloženje, te korištenjem organskih otapala za dehidraciju i površinsku obradu. Ova metoda ima jednostavan proces i nisku cijenu, ali je kvalitet proizvoda loš, a još uvijek postoje neke aglomeracije koje treba dodatno poboljšati i poboljšati.?
Kina je najveća zemlja u resursima rijetkih zemalja. Razvoj i primjena nanomaterijala rijetkih zemalja otvorili su nove puteve za efikasno korištenje resursa rijetkih zemalja, proširili obim primjene rijetkih zemalja, promovirali razvoj novih funkcionalnih materijala, povećali izvoz proizvoda visoke dodane vrijednosti i poboljšali inostrane sposobnosti berzanske zarade. Ovo ima važan praktični značaj u pretvaranju prednosti resursa u ekonomske prednosti.
Vrijeme objave: Jun-27-2023