Seltenerdelementeselbst haben reiche elektronische Strukturen und weisen viele optische, elektrische und magnetische Eigenschaften auf. Nach der Nanomaterialisierung seltener Erden weist es viele Eigenschaften auf, wie z. B. einen kleinen Größeneffekt, einen hohen spezifischen Oberflächeneffekt, einen Quanteneffekt, extrem starke optische, elektrische, magnetische Eigenschaften, Supraleitung, hohe chemische Aktivität usw., die die Leistung und Funktion erheblich verbessern können von Materialien und entwickeln viele neue Materialien. Wird es in High-Tech-Bereichen wie optischen Materialien, lichtemittierenden Materialien, Kristallmaterialien, magnetischen Materialien, Batteriematerialien, Elektrokeramik, technischer Keramik, Katalysatoren usw. eine wichtige Rolle spielen?
1、 Aktuelle Entwicklungsforschung und Anwendungsfelder
1. Leuchtstoff aus seltenen Erden: Nano-Fluoreszenzpulver aus seltenen Erden (Farbfernsehpulver, Lampenpulver) mit verbesserter Lichtausbeute reduziert die Menge der verwendeten seltenen Erden erheblich. Hauptsächlich verwendenY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Kandidaten für neue Materialien für hochauflösendes Farbfernsehen.?
2. Nanosupraleitende Materialien: YBCO-Supraleiter, die mit Y2O3 hergestellt werden, insbesondere Dünnschichtmaterialien, zeichnen sich durch stabile Leistung, hohe Festigkeit, einfache Verarbeitung, nahezu praktisches Stadium und breite Perspektiven aus.?
3. Seltenerd-Nanomagnetmaterialien: werden für magnetische Speicher, magnetische Flüssigkeiten, Riesenmagnetoresistenz usw. verwendet und verbessern die Leistung erheblich, wodurch Geräte leistungsstark und miniaturisiert werden. Zum Beispiel Oxid-Riesenmagnetowiderstandsziele (REMnO3 usw.).?
4. Seltenerd-Hochleistungskeramik: Elektrokeramik (elektronische Sensoren, PTC-Materialien, Mikrowellenmaterialien, Kondensatoren, Thermistoren usw.), hergestellt mit ultrafeinem oder nanometergroßem Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 usw., deren elektrische Eigenschaften thermisch sind Eigenschaften und Stabilität wurden erheblich verbessert und sind ein wichtiger Aspekt bei der Aufwertung elektronischer Materialien. Bei niedrigeren Temperaturen gesinterte Keramiken wie Nano-Y2O3 und ZrO2 weisen eine hohe Festigkeit und Zähigkeit auf und werden in verschleißfesten Geräten wie Lagern und Schneidwerkzeugen verwendet. Die Leistung von Mehrschichtkondensatoren und Mikrowellengeräten aus Nano-Nd2O3, Sm2O3 usw. wurde erheblich verbessert.?
5. Seltenerd-Nanokatalysatoren: Bei vielen chemischen Reaktionen werden Seltenerdkatalysatoren eingesetzt. Wenn Seltenerd-Nanokatalysatoren verwendet werden, werden ihre katalytische Aktivität und Effizienz erheblich verbessert. Das aktuelle CeO2-Nanopulver bietet die Vorteile einer hohen Aktivität, eines niedrigen Preises und einer langen Lebensdauer in der Autoabgasreinigungsanlage und hat die meisten Edelmetalle bei einem jährlichen Verbrauch von Tausenden Tonnen ersetzt.?
6. Seltenerd-Ultraviolettabsorber:Nano-CeO2Pulver hat eine starke Absorption von ultravioletten Strahlen und wird in Sonnenschutzkosmetik, Sonnenschutzfasern, Autoglas usw. verwendet?
7. Präzisionspolieren mit seltenen Erden: CeO2 hat eine gute Polierwirkung auf Glas und anderen Materialien. Nano CeO2 verfügt über eine hohe Polierpräzision und wurde in Flüssigkristallanzeigen, Siliziumwafern, Glasspeichern usw. verwendet. Kurz gesagt, die Anwendung von Nanomaterialien aus seltenen Erden hat gerade erst begonnen und konzentriert sich auf den Bereich neuer High-Tech-Materialien mit hoher Qualität Mehrwert, breites Anwendungsspektrum, großes Potenzial und vielversprechende kommerzielle Aussichten.?
2、 Vorbereitungstechnologie
Derzeit erregen sowohl die Produktion als auch die Anwendung von Nanomaterialien die Aufmerksamkeit verschiedener Länder. Chinas Nanotechnologie macht weiterhin Fortschritte und die industrielle Produktion oder Versuchsproduktion wurde erfolgreich mit nanoskaligen SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 und anderen Pulvermaterialien durchgeführt. Der derzeitige Produktionsprozess und die hohen Produktionskosten sind jedoch seine fatale Schwäche, die die breite Anwendung von Nanomaterialien beeinträchtigen wird. Daher ist eine kontinuierliche Verbesserung notwendig.?
Aufgrund der besonderen elektronischen Struktur und des großen Atomradius der Seltenerdelemente unterscheiden sich ihre chemischen Eigenschaften stark von denen anderer Elemente. Daher unterscheiden sich auch die Herstellungsmethode und die Nachbehandlungstechnologie von Seltenerd-Nanooxiden von denen anderer Elemente. Zu den wichtigsten Forschungsmethoden gehören:?
1. Fällungsmethode: einschließlich Oxalsäurefällung, Carbonatfällung, Hydroxidfällung, homogene Fällung, Komplexbildungsfällung usw. Das größte Merkmal dieser Methode besteht darin, dass die Lösung schnell Keime bildet, leicht zu kontrollieren ist, die Ausrüstung einfach ist und produziert werden kann hochreine Produkte. Aber es ist schwer zu filtern und leicht zu aggregieren?
2. Hydrothermale Methode: Beschleunigen und verstärken Sie die Hydrolysereaktion von Ionen unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen und bilden Sie dispergierte nanokristalline Kerne. Mit dieser Methode können Nanometer-Pulver mit gleichmäßiger Dispersion und enger Partikelgrößenverteilung erhalten werden, sie erfordert jedoch Hochtemperatur- und Hochdruckgeräte, deren Betrieb teuer und unsicher ist.
3. Gelmethode: Sie ist eine wichtige Methode zur Herstellung anorganischer Materialien und spielt eine wichtige Rolle bei der anorganischen Synthese. Bei niedriger Temperatur können metallorganische Verbindungen oder organische Komplexe durch Polymerisation oder Hydrolyse ein Sol und unter bestimmten Bedingungen ein Gel bilden. Durch weitere Wärmebehandlung können ultrafeine Reisnudeln mit größerer spezifischer Oberfläche und besserer Dispersion entstehen. Dieses Verfahren kann unter milden Bedingungen durchgeführt werden, was zu einem Pulver mit größerer Oberfläche und besserer Dispergierbarkeit führt. Allerdings ist die Reaktionszeit lang und dauert mehrere Tage, was es schwierig macht, den Anforderungen der Industrialisierung gerecht zu werden?
4. Festphasenmethode: Die Hochtemperaturzersetzung erfolgt durch eine feste Verbindung oder eine Zwischenreaktion mit trockenen Medien. Beispielsweise werden Seltenerdnitrat und Oxalsäure durch Festphasenkugelmahlen gemischt, um ein Zwischenprodukt aus Seltenerdoxalat zu bilden, das dann bei hoher Temperatur zersetzt wird, um ultrafeines Pulver zu erhalten. Diese Methode weist eine hohe Reaktionseffizienz, einfache Ausrüstung und einfache Bedienung auf, das resultierende Pulver weist jedoch eine unregelmäßige Morphologie und eine schlechte Gleichmäßigkeit auf.?
Diese Methoden sind nicht einzigartig und möglicherweise nicht vollständig auf die Industrialisierung anwendbar. Gibt es viele Herstellungsmethoden, wie zum Beispiel die organische Mikroemulsionsmethode, Alkoholyse usw.?
3、 Fortschritte in der industriellen Entwicklung
Bei der industriellen Produktion wird häufig nicht eine einzige Methode angewendet, sondern Stärken werden genutzt, Schwächen ergänzt und mehrere Methoden kombiniert, um die für die Kommerzialisierung erforderliche hohe Produktqualität, niedrige Kosten sowie einen sicheren und effizienten Prozess zu erreichen. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. hat kürzlich industrielle Fortschritte bei der Entwicklung von Seltenerd-Nanomaterialien erzielt. Nach vielen Erkundungsmethoden und unzähligen Tests wurde eine Methode gefunden, die besser für die industrielle Produktion geeignet ist – die Mikrowellen-Gel-Methode. Der größte Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die ursprüngliche 10-tägige Gelreaktion auf 1 Tag verkürzt wird, wodurch die Produktionseffizienz um das Zehnfache gesteigert wird, die Kosten erheblich gesenkt werden, die Produktqualität gut ist und die Oberfläche groß ist , die Reaktion der Benutzer auf Testversionen ist gut, der Preis ist 30 % niedriger als der von amerikanischen und japanischen Produkten, was international sehr wettbewerbsfähig ist, Erreichen eines internationalen fortgeschrittenen Niveaus.?
In jüngster Zeit wurden industrielle Experimente mit der Fällungsmethode durchgeführt, wobei hauptsächlich Ammoniakwasser und Ammoniakcarbonat zur Fällung sowie organische Lösungsmittel zur Dehydratisierung und Oberflächenbehandlung verwendet wurden. Diese Methode hat einen einfachen Prozess und niedrige Kosten, aber die Produktqualität ist schlecht, und es gibt immer noch einige Gemeinden, die einer weiteren Verbesserung und Verbesserung bedürfen.?
China ist ein wichtiges Land für seltene Erden. Die Entwicklung und Anwendung von Seltenerd-Nanomaterialien hat neue Wege für die effektive Nutzung von Seltenerdressourcen eröffnet, den Anwendungsbereich von Seltenerdmetallen erweitert, die Entwicklung neuer Funktionsmaterialien gefördert, den Export von Produkten mit hoher Wertschöpfung gesteigert und die Außenwirtschaft verbessert Tauschverdienstmöglichkeiten. Dies ist von großer praktischer Bedeutung für die Umwandlung von Ressourcenvorteilen in wirtschaftliche Vorteile.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Juni 2023