Elements de terres rarestenen estructures electròniques riques i presenten moltes propietats òptiques, elèctriques i magnètiques. Després de la nanomaterialització de terres rares, presenta moltes característiques, com ara efecte de mida petita, efecte de superfície específic elevat, efecte quàntic, propietats òptiques, elèctriques, magnètiques extremadament fortes, superconductivitat, alta activitat química, etc., que poden millorar molt el rendiment i la funció. de materials i desenvolupar molts materials nous. Tindrà un paper important en camps d'alta tecnologia com ara materials òptics, materials emissors de llum, materials de cristall, materials magnètics, materials de bateries, electroceràmica, ceràmica d'enginyeria, catalitzadors, etc.?
1、 Camps d'aplicació i recerca de desenvolupament actual
1. Material luminescent de terres rares: la pols nano fluorescent de terres rares (pols de TV en color, pols de llum), amb una eficiència lluminosa millorada, reduirà considerablement la quantitat de terres rares utilitzades. Utilitzant principalmentY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Nous materials candidats per a la televisió en color d'alta definició.?
2. Materials superconductors nano: els superconductors YBCO preparats amb Y2O3, especialment materials de pel·lícula prima, tenen un rendiment estable, alta resistència, fàcil processament, prop de l'etapa pràctica i àmplies perspectives.
3. Materials nanomagnètics de terres rares: utilitzats per a memòria magnètica, fluid magnètic, magnetoresistència gegant, etc., millorant molt el rendiment, fent que els dispositius siguin d'alt rendiment i miniaturitzats. Per exemple, objectius de magnetoresistència gegant d'òxid (REMnO3, etc.).?
4. Ceràmica d'alt rendiment de terres rares: Electroceràmica (sensors electrònics, materials PTC, materials de microones, condensadors, termistors, etc.) preparades amb ultrafins o nanomètrics Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, etc., les propietats elèctriques, tèrmiques dels quals Les propietats i l'estabilitat s'han millorat molt, són un aspecte important de l'actualització dels materials electrònics. Les ceràmiques sinteritzades a temperatures més baixes, com el nano Y2O3 i ZrO2, tenen una forta resistència i duresa, i s'utilitzen en dispositius resistents al desgast com ara coixinets i eines de tall; S'ha millorat molt el rendiment dels condensadors multicapa i dels dispositius de microones fets de nano Nd2O3, Sm2O3, etc.?
5. Nanocatalitzadors de terres rares: en moltes reaccions químiques s'utilitzen catalitzadors de terres rares. Si s'utilitzen nanocatalitzadors de terres rares, la seva activitat i eficiència catalítica milloraran molt. L'actual pols nano CeO2 té els avantatges d'una alta activitat, un preu baix i una llarga vida útil al purificador d'escapament d'automòbils, i ha substituït la majoria dels metalls preciosos, amb un consum anual de milers de tones.
6. Absorbidor d'ultraviolats de terres rares:Nano CeO2La pols té una forta absorció dels raigs ultraviolats i s'utilitza en cosmètics de protecció solar, fibres de protecció solar, vidres de cotxes, etc.?
7. Polit de precisió de terres rares: CeO2 té un bon efecte de polit sobre el vidre i altres materials. Nano CeO2 té una alta precisió de poliment i s'ha utilitzat en pantalles de cristall líquid, hòsties de silici, emmagatzematge de vidre, etc. En definitiva, l'aplicació de nanomaterials de terres rares acaba de començar i es concentra en el camp dels nous materials d'alta tecnologia, amb alts valor afegit, àmplia gamma d'aplicacions, gran potencial i perspectives comercials molt prometedores.
2, Tecnologia de preparació
Actualment, tant la producció com l'aplicació de nanomaterials han cridat l'atenció de diversos països. La nanotecnologia de la Xina continua avançant i la producció industrial o la producció d'assaig s'ha dut a terme amb èxit a escala nanomètrica SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 i altres materials en pols. Tanmateix, el procés de producció actual i els elevats costos de producció són la seva debilitat fatal, que afectarà l'aplicació generalitzada de nanomaterials. Per tant, és necessària la millora contínua.
A causa de l'estructura electrònica especial i el gran radi atòmic dels elements de terres rares, les seves propietats químiques són molt diferents de les altres elements. Per tant, el mètode de preparació i la tecnologia de posttractament dels nanoòxids de terres rares també són diferents d'altres elements. Els principals mètodes de recerca inclouen:?
1. Mètode de precipitació: inclosa la precipitació d'àcid oxàlic, la precipitació de carbonat, la precipitació d'hidròxid, la precipitació homogènia, la precipitació de complexació, etc. La característica més important d'aquest mètode és que la solució nuclea ràpidament, és fàcil de controlar, l'equip és senzill i pot produir productes d'alta puresa. Però és difícil de filtrar i fàcil d'agregar?
2. Mètode hidrotermal: accelerar i reforçar la reacció d'hidròlisi dels ions en condicions d'alta temperatura i pressió, i formar nuclis nanocristal·lins dispersos. Aquest mètode pot obtenir pols nanòmetres amb una dispersió uniforme i una distribució estreta de la mida de les partícules, però requereix un equip d'alta temperatura i alta pressió, que és car i insegur d'operar.
3. mètode de gel: És un mètode important per preparar materials inorgànics, i té un paper important en la síntesi inorgànica. A baixa temperatura, els compostos organometàl·lics o els complexos orgànics poden formar sol mitjançant polimerització o hidròlisi, i formar gel en determinades condicions. Un tractament tèrmic addicional pot produir fideus d'arròs ultrafins amb una superfície específica més gran i una millor dispersió. Aquest mètode es pot dur a terme en condicions suaus, donant com a resultat una pols amb una superfície més gran i una millor dispersibilitat. Tanmateix, el temps de reacció és llarg i triga diversos dies a completar-se, cosa que dificulta el compliment dels requisits de la industrialització?
4. Mètode en fase sòlida: la descomposició a alta temperatura es realitza mitjançant un compost sòlid o una reacció intermèdia en medi sec. Per exemple, el nitrat de terres rares i l'àcid oxàlic es barregen mitjançant la mòlta de boles en fase sòlida per formar un intermedi d'oxalat de terres rares, que després es descompon a alta temperatura per obtenir una pols ultrafina. Aquest mètode té una alta eficiència de reacció, un equip senzill i un funcionament fàcil, però la pols resultant té una morfologia irregular i una poca uniformitat.
Aquests mètodes no són únics i poden no ser totalment aplicables a la industrialització. Hi ha molts mètodes de preparació, com el mètode de microemulsió orgànica, l'alcoholisi, etc.?
3, Progrés en el desenvolupament industrial
La producció industrial sovint no adopta un únic mètode, sinó que es basa en els punts forts i complementa els punts febles, i combina diversos mètodes per aconseguir l'alta qualitat del producte, el baix cost i el procés segur i eficaç necessaris per a la comercialització. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. ha fet recentment progressos industrials en el desenvolupament de nanomaterials de terres rares. Després de molts mètodes d'exploració i innombrables proves, es va trobar un mètode més adequat per a la producció industrial: el mètode del gel de microones. El major avantatge d'aquesta tecnologia és que: la reacció de gel original de 10 dies s'escurça a 1 dia, de manera que l'eficiència de producció s'augmenta 10 vegades, el cost es redueix considerablement i la qualitat del producte és bona, la superfície és gran , la reacció de la prova de l'usuari és bona, el preu és un 30% inferior al dels productes nord-americans i japonesos, que és molt competitiu a nivell internacional, assolir un nivell avançat internacional.?
Recentment, s'han dut a terme experiments industrials utilitzant el mètode de precipitació, utilitzant principalment aigua d'amoníac i carbonat d'amoníac per a la precipitació, i utilitzant dissolvents orgànics per a la deshidratació i el tractament superficial. Aquest mètode té un procés senzill i de baix cost, però la qualitat del producte és deficient i encara hi ha algunes aglomeracions que necessiten millores i millores addicionals.
La Xina és un país important en recursos de terres rares. El desenvolupament i l'aplicació de nanomaterials de terres rares han obert noves vies per a l'ús eficaç dels recursos de terres rares, han ampliat l'abast de les aplicacions de terres rares, han promogut el desenvolupament de nous materials funcionals, han augmentat l'exportació de productes d'alt valor afegit i han millorat els estrangers. intercanviar capacitats per obtenir guanys. Això té una importància pràctica important per convertir els avantatges dels recursos en avantatges econòmics.
Hora de publicació: 27-juny-2023