Sjældne jordarters elementerselv har rige elektroniske strukturer og udviser mange optiske, elektriske og magnetiske egenskaber. Efter nanomaterialisering af sjældne jordarter udviser det mange egenskaber, såsom lille størrelse effekt, høj specifik overfladeeffekt, kvanteeffekt, ekstremt stærke optiske, elektriske, magnetiske egenskaber, superledning, høj kemisk aktivitet osv., som i høj grad kan forbedre ydeevnen og funktionen af materialer og udvikle mange nye materialer. Det vil spille en vigtig rolle inden for højteknologiske områder såsom optiske materialer, lysemitterende materialer, krystalmaterialer, magnetiske materialer, batterimaterialer, elektrokeramik, ingeniørkeramik, katalysatorer osv.?
1、 Aktuel udviklingsforskning og anvendelsesområder
1. Selvlysende materiale til sjældne jordarter: Sjældne jordarters nano-fluorescerende pulver (farve-tv-pulver, lampepulver), med forbedret lyseffektivitet, vil i høj grad reducere mængden af brugt sjældne jordarter. Bruger hovedsageligtY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Kandidat nyt materiale til High Definition farve-tv.?
2. Nano-superledende materialer: YBCO-superledere, der er fremstillet ved hjælp af Y2O3, især tyndfilmmaterialer, har stabil ydeevne, høj styrke, nem forarbejdning, tæt på den praktiske fase og brede udsigter.?
3. Sjældne jordarters nanomagnetiske materialer: bruges til magnetisk hukommelse, magnetisk væske, gigantisk magnetoresistens osv., hvilket forbedrer ydeevnen betydeligt, gør enheder højtydende og miniaturiseret. For eksempel oxidgigantiske magnetoresistensmål (REMnO3 osv.).?
4. Sjælden jordarters højtydende keramik: Elektrokeramik (elektroniske sensorer, PTC-materialer, mikrobølgematerialer, kondensatorer, termistorer osv.) fremstillet med ultrafin eller nanometer Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 osv., hvis elektriske egenskaber, termiske egenskaber og stabilitet er blevet væsentligt forbedret, er et vigtigt aspekt ved opgradering af elektroniske materialer. Keramik sintret ved lavere temperaturer, såsom nano Y2O3 og ZrO2, har stærk styrke og sejhed og bruges i slidbestandige enheder såsom lejer og skærende værktøjer; Ydeevnen af flerlagskondensatorer og mikrobølgeenheder lavet af nano Nd2O3, Sm2O3 osv. er blevet væsentligt forbedret.?
5. Sjældne jordarters nanokatalysatorer: I mange kemiske reaktioner bruges sjældne jordarters katalysatorer. Hvis der anvendes sjældne jordarters nanokatalysatorer, vil deres katalytiske aktivitet og effektivitet blive væsentligt forbedret. Det nuværende CeO2 nanopulver har fordelene ved høj aktivitet, lav pris og lang levetid i biludstødningsrenseren og har erstattet de fleste ædle metaller med et årligt forbrug på tusindvis af tons.?
6. Ultraviolet absorber til sjældne jordarter:Nano CeO2pulver har stærk absorption af ultraviolette stråler, og bruges i solcreme kosmetik, solcreme fibre, bilglas osv.?
7. Sjældne jordarters præcisionspolering: CeO2 har en god poleringseffekt på glas og andre materialer. Nano CeO2 har høj poleringspræcision og er blevet brugt i flydende krystalskærme, siliciumwafers, glasopbevaring osv. Kort sagt er anvendelsen af sjældne jordarters nanomaterialer lige begyndt og er koncentreret inden for højteknologiske nye materialer, med høj merværdi, bredt anvendelsesområde, stort potentiale og meget lovende kommercielle udsigter.?
2、 Forberedelsesteknologi
På nuværende tidspunkt har både produktion og anvendelse af nanomaterialer tiltrukket sig opmærksomhed fra forskellige lande. Kinas nanoteknologi fortsætter med at gøre fremskridt, og industriel produktion eller forsøgsproduktion er med succes udført i nanoskala SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 og andre pulvermaterialer. Imidlertid er den nuværende produktionsproces og høje produktionsomkostninger dens fatale svaghed, som vil påvirke den udbredte anvendelse af nanomaterialer. Derfor er det nødvendigt med løbende forbedringer.?
På grund af den særlige elektroniske struktur og store atomradius af sjældne jordarters grundstoffer er deres kemiske egenskaber meget forskellige fra andre grundstoffer. Derfor er fremstillingsmetoden og efterbehandlingsteknologien for sjældne jordarters nanooxider også forskellige fra andre grundstoffer. De vigtigste forskningsmetoder omfatter:?
1. Præcipitationsmetode: herunder oxalsyrefældning, carbonatfældning, hydroxidfældning, homogen udfældning, kompleksdannelsesudfældning osv. Det største træk ved denne metode er, at opløsningen nukleerer hurtigt, er let at kontrollere, udstyret er enkelt og kan producere produkter med høj renhed. Men det er svært at filtrere og let at samle?
2. Hydrotermisk metode: Fremskynd og forstærk hydrolysereaktionen af ioner under høje temperatur- og trykforhold, og dannelse af dispergerede nanokrystallinske kerner. Denne metode kan opnå nanometerpulvere med ensartet spredning og snæver partikelstørrelsesfordeling, men den kræver højtemperatur- og højtryksudstyr, hvilket er dyrt og usikkert at betjene.?
3. gelmetode: Det er en vigtig metode til fremstilling af uorganiske materialer og spiller en væsentlig rolle i uorganisk syntese. Ved lav temperatur kan organometalliske forbindelser eller organiske komplekser danne sol gennem polymerisation eller hydrolyse og danne gel under visse betingelser. Yderligere varmebehandling kan producere ultrafine risnudler med større specifik overflade og bedre dispersion. Denne metode kan udføres under milde forhold, hvilket resulterer i et pulver med et større overfladeareal og bedre dispergerbarhed. Men reaktionstiden er lang og tager flere dage at fuldføre, hvilket gør det svært at opfylde kravene til industrialisering?
4. Fastfasemetode: højtemperaturnedbrydning udføres gennem fast forbindelse eller mellemreaktion med tørt medium. For eksempel blandes sjældne jordarters nitrat og oxalsyre ved kugleformaling i fast fase for at danne et mellemprodukt af sjældne jordarters oxalat, som derefter nedbrydes ved høj temperatur for at opnå ultrafint pulver. Denne metode har høj reaktionseffektivitet, enkelt udstyr og nem betjening, men det resulterende pulver har uregelmæssig morfologi og dårlig ensartethed.
Disse metoder er ikke unikke og er muligvis ikke fuldt anvendelige til industrialisering. Der er mange forberedelsesmetoder, såsom organisk mikroemulsionsmetode, alkoholyse osv.?
3、 Fremskridt i industriel udvikling
Industriel produktion anvender ofte ikke en enkelt metode, men trækker i stedet på styrker og komplementerer svagheder og kombinerer flere metoder for at opnå den høje produktkvalitet, lave omkostninger og sikre og effektive proces, der kræves til kommercialisering. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. har for nylig gjort industrielle fremskridt med at udvikle sjældne jordarters nanomaterialer. Efter mange metoder til udforskning og utallige test blev der fundet en metode, der er mere egnet til industriel produktion - mikrobølgegelmetoden. Den største fordel ved denne teknologi er, at: den oprindelige 10 dages gelreaktion forkortes til 1 dag, så produktionseffektiviteten øges med 10 gange, omkostningerne reduceres kraftigt, og produktkvaliteten er god, overfladearealet er stort , brugerprøvereaktionen er god, prisen er 30% lavere end for amerikanske og japanske produkter, som er meget konkurrencedygtig internationalt, Opnå internationalt avanceret niveau.?
For nylig er der udført industrielle eksperimenter ved anvendelse af udfældningsmetoden, hovedsageligt med anvendelse af ammoniakvand og ammoniakkarbonat til udfældning og ved anvendelse af organiske opløsningsmidler til dehydrering og overfladebehandling. Denne metode har en enkel proces og lave omkostninger, men produktkvaliteten er dårlig, og der er stadig nogle byområder, der har brug for yderligere forbedringer og forbedringer.?
Kina er et stort land inden for sjældne jordarters ressourcer. Udviklingen og anvendelsen af sjældne jordarters nanomaterialer har åbnet nye veje for effektiv udnyttelse af sjældne jordarters ressourcer, udvidet rækkevidden af sjældne jordarters applikationer, fremmet udviklingen af nye funktionelle materialer, øget eksporten af produkter med høj værditilvækst og forbedret udenlandsk udvekslingsindtjening. Dette har en vigtig praktisk betydning for at omsætte ressourcefordele til økonomiske fordele.
Indlægstid: 27. juni 2023