کاربرد و فناوری تولید نانومواد کمیاب خاکی

عناصر خاکی کمیابخود ساختارهای الکترونیکی غنی دارند و خواص نوری، الکتریکی و مغناطیسی زیادی از خود نشان می دهند. پس از نانومواد خاکی کمیاب، ویژگی های بسیاری از جمله اثر اندازه کوچک، اثر سطح ویژه بالا، اثر کوانتومی، خواص نوری بسیار قوی، الکتریکی، مغناطیسی، ابررسانایی، فعالیت شیمیایی بالا و غیره را نشان می دهد که می تواند عملکرد و عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشد. از مواد و توسعه بسیاری از مواد جدید. نقش مهمی در زمینه های با تکنولوژی بالا مانند مواد نوری، مواد ساطع کننده نور، مواد کریستالی، مواد مغناطیسی، مواد باتری، الکتروسرامیک، سرامیک های مهندسی، کاتالیزورها و غیره خواهد داشت؟

1، زمینه های تحقیقاتی و کاربردی توسعه فعلی

 1. مواد فلورسنت خاکی کمیاب: پودر فلورسنت نانو خاکی کمیاب (پودر تلویزیون رنگی، پودر لامپ)، با بازده نوری بهبود یافته، میزان استفاده از خاک کمیاب را تا حد زیادی کاهش می دهد. عمدتا با استفاده ازY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. مواد جدید کاندید برای تلویزیون رنگی با وضوح بالا.؟

2. مواد ابررسانا نانو: ابررساناهای YBCO تهیه شده با استفاده از Y2O3، به ویژه مواد لایه نازک، دارای عملکرد پایدار، استحکام بالا، پردازش آسان، نزدیک به مرحله عملی و چشم انداز وسیع هستند.

3. مواد مغناطیسی نانو خاکی کمیاب: برای حافظه مغناطیسی، سیال مغناطیسی، مقاومت مغناطیسی غول پیکر و غیره استفاده می شود، تا حد زیادی عملکرد را بهبود می بخشد، دستگاه ها را با کارایی بالا و مینیاتوری می کند. به عنوان مثال، اهداف مقاومت مغناطیسی غول پیکر اکسید (REMnO3، و غیره).

4. سرامیک های خاکی کمیاب با کارایی بالا: الکتروسرامیک ها (حسگرهای الکترونیکی، مواد PTC، مواد مایکروویو، خازن ها، ترمیستورها و غیره) تهیه شده با فوق ریز یا نانومتری Y2O3، La2O3، Nd2O3، Sm2O3 و غیره، که خواص الکتریکی آنها، حرارتی است. خواص، و پایداری تا حد زیادی بهبود یافته است، یکی از جنبه های مهم ارتقاء مواد الکترونیکی است. سرامیک های پخته شده در دماهای پایین تر، مانند نانو Y2O3 و ZrO2، دارای استحکام و چقرمگی قوی هستند و در دستگاه های مقاوم در برابر سایش مانند یاتاقان ها و ابزارهای برش استفاده می شوند. عملکرد خازن های چند لایه و دستگاه های مایکروویو ساخته شده از نانو Nd2O3، Sm2O3 و غیره تا حد زیادی بهبود یافته است.

5. نانوکاتالیست های خاکی کمیاب: در بسیاری از واکنش های شیمیایی از کاتالیزورهای خاکی کمیاب استفاده می شود. در صورت استفاده از نانوکاتالیست های خاکی کمیاب، فعالیت کاتالیزوری و کارایی آنها بسیار بهبود می یابد. پودر نانو CeO2 فعلی دارای مزایای فعالیت بالا، قیمت پایین و عمر طولانی در تصفیه کننده اگزوز خودرو است و با مصرف سالانه هزاران تن جایگزین اکثر فلزات گرانبها شده است.

6. جاذب اشعه ماوراء بنفش خاکی کمیاب:نانو CeO2پودر دارای جذب قوی اشعه ماوراء بنفش است و در لوازم آرایشی ضد آفتاب، الیاف ضد آفتاب، شیشه اتومبیل و غیره استفاده می شود؟

7. پرداخت دقیق خاکی کمیاب: CeO2 اثر پولیش خوبی بر روی شیشه و سایر مواد دارد. نانو CeO2 دقت پولیش بالایی دارد و در نمایشگرهای کریستال مایع، ویفرهای سیلیکونی، ذخیره سازی شیشه و غیره استفاده شده است. به طور خلاصه، کاربرد نانومواد خاکی کمیاب به تازگی آغاز شده است و در زمینه مواد جدید با تکنولوژی بالا متمرکز شده است. ارزش افزوده، دامنه کاربرد گسترده، پتانسیل عظیم، و چشم انداز تجاری بسیار امیدوارکننده.

2- تکنولوژی آماده سازی

در حال حاضر هم تولید و هم کاربرد نانومواد توجه کشورهای مختلف را به خود جلب کرده است. فناوری نانو چین به پیشرفت خود ادامه می دهد و تولید صنعتی یا تولید آزمایشی با موفقیت در مقیاس نانو SiO2، TiO2، Al2O3، ZnO2، Fe2O3 و سایر مواد پودری انجام شده است. با این حال، فرآیند تولید فعلی و هزینه های بالای تولید، ضعف مهلک آن است که بر کاربرد گسترده نانومواد تأثیر خواهد گذاشت. بنابراین، بهبود مستمر ضروری است.

به دلیل ساختار ویژه الکترونیکی و شعاع اتمی زیاد عناصر کمیاب خاکی، خواص شیمیایی آنها با سایر عناصر بسیار متفاوت است. بنابراین روش تهیه و فناوری پس از تصفیه نانو اکسیدهای خاکی کمیاب نیز با سایر عناصر متفاوت است. روشهای اصلی تحقیق عبارتند از:

1. روش بارش: شامل بارش اسید اگزالیک، بارش کربناته، بارش هیدروکسید، بارش همگن، بارش کمپلکس و غیره. بزرگترین ویژگی این روش این است که محلول به سرعت هسته می شود، کنترل آسان، تجهیزات ساده است و می تواند تولید کند. محصولات با خلوص بالا اما فیلتر کردن آن سخت و جمع آوری آسان است؟

2. روش هیدروترمال: تسریع و تقویت واکنش هیدرولیز یون ها در شرایط دما و فشار بالا و تشکیل هسته های نانوکریستالی پراکنده. این روش می تواند پودرهای نانومتری را با پراکندگی یکنواخت و توزیع اندازه ذرات باریک به دست آورد، اما به تجهیزات دمای بالا و فشار بالا نیاز دارد که عملکرد آن گران و ناایمن است.

3. روش ژل: روشی مهم برای تهیه مواد معدنی است و در سنتز معدنی نقش بسزایی دارد. در دمای پایین، ترکیبات آلی فلزی یا کمپلکس های آلی می توانند از طریق پلیمریزاسیون یا هیدرولیز، سل تشکیل دهند و تحت شرایط خاصی ژل تشکیل دهند. عملیات حرارتی بیشتر می‌تواند نودل برنجی فوق‌العاده با سطح ویژه بزرگ‌تر و پراکندگی بهتر تولید کند. این روش را می توان در شرایط ملایم انجام داد و در نتیجه پودری با سطح بزرگتر و پراکندگی بهتر حاصل می شود. با این حال، زمان واکنش طولانی است و چندین روز طول می کشد تا تکمیل شود، و پاسخگویی به الزامات صنعتی شدن را دشوار می کند؟

4. روش فاز جامد: تجزیه در دمای بالا از طریق ترکیب جامد یا واکنش رسانه خشک میانی انجام می شود. به عنوان مثال، نیترات خاکی کمیاب و اسید اگزالیک توسط آسیاب گلوله ای فاز جامد مخلوط می شوند تا یک واسطه از اگزالات خاکی کمیاب تشکیل شود که سپس در دمای بالا تجزیه می شود تا پودر بسیار ریز به دست آید. این روش دارای راندمان واکنش بالا، تجهیزات ساده و عملکرد آسان است، اما پودر حاصله دارای مورفولوژی نامنظم و یکنواختی ضعیف است.

این روش ها منحصر به فرد نیستند و ممکن است به طور کامل برای صنعتی سازی قابل استفاده نباشند. روش های آماده سازی زیادی وجود دارد، مانند روش میکروامولسیون آلی، الکلیز و غیره؟

3- پیشرفت در توسعه صنعتی

تولید صنعتی اغلب از یک روش واحد استفاده نمی کند، بلکه از نقاط قوت و تکمیل نقاط ضعف استفاده می کند و چندین روش را برای دستیابی به کیفیت محصول بالا، هزینه کم و فرآیند ایمن و کارآمد مورد نیاز برای تجاری سازی ترکیب می کند. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. اخیراً پیشرفت صنعتی در توسعه نانومواد کمیاب زمین داشته است. پس از روش های فراوان کاوش و آزمایش های بی شمار، روشی که برای تولید صنعتی مناسب تر است - روش ژل مایکروویو پیدا شد. بزرگترین مزیت این فناوری این است که: واکنش ژل 10 روزه اصلی به 1 روز کوتاه می شود، به طوری که راندمان تولید 10 برابر افزایش می یابد، هزینه بسیار کاهش می یابد و کیفیت محصول خوب است، سطح سطح بزرگ است. ، واکنش آزمایشی کاربر خوب است، قیمت 30٪ کمتر از محصولات آمریکایی و ژاپنی است که در سطح بین المللی بسیار رقابتی است، به سطح پیشرفته بین المللی دست یابید.؟

اخیراً آزمایش‌های صنعتی با استفاده از روش بارش انجام شده است که عمدتاً از آب آمونیاک و کربنات آمونیاک برای بارش و با استفاده از حلال‌های آلی برای آب‌گیری و تصفیه سطح استفاده می‌شود. این روش فرآیندی ساده و هزینه کم دارد، اما کیفیت محصول ضعیف است و هنوز هم تجمعاتی وجود دارد که نیاز به بهبود و بهبود بیشتری دارند.

چین یکی از کشورهای مهم در منابع خاکی کمیاب است. توسعه و کاربرد نانومواد خاکی کمیاب راه‌های جدیدی را برای استفاده مؤثر از منابع خاکی کمیاب، گسترش دامنه کاربردهای خاکی کمیاب، توسعه مواد کاربردی جدید، افزایش صادرات محصولات با ارزش افزوده بالا و بهبود خارجی باز کرده است. قابلیت های کسب درآمد مبادله ای این امر اهمیت عملی مهمی در تبدیل مزایای منابع به مزیت های اقتصادی دارد.