Nanomateriais de terra rara Os elementos de terra rara teñen unha estrutura electrónica única de sub -capa 4F, gran momento magnético atómico, acoplamiento de órbita de spin forte e outras características, obtendo propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas e outras moi ricas. Son materiais estratéxicos indispensables para os países de todo o mundo para transformar as industrias tradicionais e desenvolver de alta tecnoloxía e son coñecidos como a "casa do tesouro de novos materiais".
Ademais das súas aplicacións en campos tradicionais como maquinaria metalúrxica, petroquímicos, cerámica de vidro e téxtiles lixeiros,terras rarasTamén son materiais de apoio clave en campos emerxentes como enerxía limpa, vehículos grandes, novos vehículos enerxéticos, iluminación de semiconductores e novas pantallas, estreitamente relacionadas coa vida humana.
Despois de décadas de desenvolvemento, o foco da investigación relacionada coa terra rara cambiou correspondentemente da fundición e separación de terras raras de alta pureza ás aplicacións de alta tecnoloxía de terras raras en magnetismo, óptica, electricidade, almacenamento de enerxía, catálise, biomedicina e outros campos. Por unha banda, hai unha maior tendencia cara aos materiais compostos de terra rara no sistema material; Por outra banda, está máis centrado en materiais de cristal funcional de baixa dimensión en termos de morfoloxía. Especialmente co desenvolvemento da nanociencia moderna, combinando os pequenos efectos do tamaño, os efectos cuánticos, os efectos superficiais e os efectos da interface dos nanomateriais coas características únicas de estrutura de capa electrónica de elementos de terra rara, os nanomateriais de terra rara presentan moitas propiedades novas diferentes dos materiais tradicionais, maximizando o excelente rendemento de materiais de terra rara e expanden aínda máis a súa aplicación nos campos de tradicionais materiais e de alta en-telecha.
Na actualidade, hai principalmente os seguintes nanomateriais de terra rara moi prometedores, concretamente materiais nano luminiscentes de terra nano, materiais catalíticos nano de terra rara, materiais magnéticos nano de terra rara,óxido de nano cerioMateriais de blindaje ultravioleta e outros materiais funcionais nano.
Nº 1Materiais luminiscentes nano de terra rara
01. Rare Terra orgánica-inorgánica híbrida Luminescente Nanomateriais
Os materiais compostos combinan diferentes unidades funcionais a nivel molecular para conseguir funcións complementarias e optimizadas. O material híbrido inorgánico orgánico ten as funcións de compoñentes orgánicos e inorgánicos, mostrando boa estabilidade mecánica, flexibilidade, estabilidade térmica e excelente procesabilidade.
Terra raraOs complexos teñen moitas vantaxes, como a pureza de alta cor, a longa vida de estado excitado, o alto rendemento cuántico e as ricas liñas de espectro de emisións. Son moi utilizados en moitos campos, como pantalla, amplificación de guías de ondas ópticas, láseres de estado sólido, biomarcador e anti-falsificación. Non obstante, a baixa estabilidade fototérmica e a mala procesabilidade dos complexos da terra rara dificultan seriamente a súa aplicación e promoción. Combinar complexos de terra rara con matrices inorgánicas con boas propiedades mecánicas e a estabilidade é un xeito eficaz de mellorar as propiedades luminiscentes dos complexos da terra rara.
Dende o desenvolvemento de material híbrido inorgánico orgánico de terra rara, as súas tendencias de desenvolvemento mostran as seguintes características:
① O material híbrido obtido mediante método de dopaxe química ten compoñentes activos estables, alta cantidade de dopaxe e distribución uniforme de compoñentes;
② Transformándose de materiais funcionais únicos a materiais multifuncionais, desenvolvendo materiais multifuncionais para facer as súas aplicacións máis extensas;
③ A matriz é diversa, desde principalmente sílice a varios substratos como dióxido de titanio, polímeros orgánicos, arxilas e líquidos iónicos.
02. Material luminiscente da Terra Rura Led Branca
En comparación coas tecnoloxías de iluminación existentes, os produtos de iluminación de semiconductores como diodos emisores de luz (LEDs) teñen vantaxes como a vida útil longa, o baixo consumo de enerxía, a alta eficiencia luminosa, o mercurio, libre de UV e o funcionamento estable. Considéranse a "fonte de luz da cuarta xeración" despois de lámpadas incandescentes, lámpadas fluorescentes e lámpadas de descarga de gas de alta resistencia (HIDS).
O LED branco está composto por patacas fritas, substratos, fósfores e condutores. O po fluorescente da terra rara xoga un papel crucial no rendemento do LED branco. Nos últimos anos realizáronse unha gran cantidade de traballos de investigación sobre fósfores LED brancos e avanzáronse excelentes:
① O desenvolvemento dun novo tipo de fósforo excitado por Blue LED (460m) realizou unha investigación de dopaxe e modificación sobre YAO2CE (YAG: CE) usada en chips LED azul para mellorar a eficiencia da luz e a representación de cores;
② O desenvolvemento de novos polvos fluorescentes excitados por luz ultravioleta (400m) ou luz ultravioleta (360 mm) estudou sistematicamente a composición, estrutura e características espectrais das fluorescentes azul vermello e verde fluorescentes en po, así como as diferentes proporcións das tres fluorescentes po de cor branca con temperaturas de cor;;
③ Realizáronse máis traballos sobre as cuestións científicas básicas no proceso de preparación do po fluorescente, como a influencia do proceso de preparación no fluxo, para garantir a calidade e estabilidade do po fluorescente.
Ademais, o LED de luz branca adopta principalmente un proceso de envasado mixto de po fluorescente e silicona. Debido á mala condutividade térmica do po fluorescente, o dispositivo quentarase debido ao tempo de traballo prolongado, dando lugar ao envellecemento de silicona e acurtando a vida útil do dispositivo. Este problema é especialmente grave en LEDs de luz branca de alta potencia. O envase remoto é un xeito de resolver este problema ao unir o po fluorescente ao substrato e separalo da fonte de luz LED azul, reducindo así o impacto da calor xerada polo chip no rendemento luminiscente do po fluorescente. Se a cerámica fluorescente da terra rara ten as características da alta condutividade térmica, alta resistencia á corrosión, alta estabilidade e excelente rendemento de saída óptica, poden cumprir mellor os requisitos de aplicación de LED branco de alta potencia con alta densidade de enerxía. Os po de micro nano con alta actividade de sinterización e alta dispersión convertéronse nun requisito previo importante para a preparación de cerámica funcional óptica de alta transparencia con alta transparencia con alto rendemento de saída óptica.
03.
A luminiscencia de transcurso de transformación é un tipo especial de proceso de luminiscencia caracterizado pola absorción de múltiples fotóns de baixa enerxía por materiais luminiscentes e a xeración de emisión de fotóns de alta enerxía. En comparación coas moléculas tradicionais de colorante orgánico ou puntos cuánticos, os nanomateriais luminiscentes de transconión da terra rara teñen moitas vantaxes como grandes cambios anti -Stokes, banda de emisión estreita, boa estabilidade, baixa toxicidade, alta profundidade de penetración de tecidos e baixa fluorescencia espontánea. Teñen amplas perspectivas de aplicación no campo biomédico.
Nos últimos anos, os nanomateriais luminiscentes da terra rara da Terra avanzaron significativamente na síntese, a modificación da superficie, a funcionalización da superficie e as aplicacións biomédicas. As persoas melloran o rendemento de luminiscencia dos materiais optimizando a súa composición, estado de fase, tamaño, etc. a escala nano e combinando a estrutura do núcleo/cuncha para reducir o centro de extinción de luminescencia, co fin de aumentar a probabilidade de transición. Por modificación química, establece tecnoloxías con boa biocompatibilidade para reducir a toxicidade e desenvolver métodos de imaxe para células vivas luminiscentes e in vivo; Desenvolver métodos de acoplamiento biolóxicos eficientes e seguros baseados nas necesidades de diferentes aplicacións (células de detección inmune, imaxes de fluorescencia in vivo, terapia fotodinámica, terapia fototérmica, drogas de liberación controladas por fotos, etc.).
Este estudo ten un enorme potencial de aplicación e beneficios económicos e ten unha importante importancia científica para o desenvolvemento da nanomedicina, a promoción da saúde humana e o progreso social.
No.2 Materiais magnéticos nano de terra rara
Os materiais de imán permanente da terra rara pasaron por tres etapas de desenvolvemento: SMCO5, SM2CO7 e ND2FE14B. Como un po magnético NDFEB apagado rápido para materiais de imán permanente unidos, o tamaño do gran oscila entre os 20 nm e os 50 nm, o que o converte nun material típico de imán permanente da terra rara nanocristalina.
Os materiais nanomagnéticos da terra rara teñen as características do pequeno tamaño, a estrutura dun dominio único e a alta coercitividade. O uso de materiais de gravación magnética pode mellorar a relación sinal-ruído e a calidade da imaxe. Debido ao seu pequeno tamaño e alta fiabilidade, o seu uso nos sistemas micro motores é unha dirección importante para o desenvolvemento da nova xeración de motores de aviación, aeroespacial e mariña. Para a memoria magnética, o fluído magnético, os materiais de resistencia ao magneto xigante, o rendemento pódese mellorar moito, facendo que os dispositivos se convertan en alto rendemento e miniaturizan.
Nº3Nano de terra raraMateriais catalíticos
Os materiais catalíticos da terra rara implican case todas as reaccións catalíticas. Debido a efectos superficiais, efectos de volume e efectos do tamaño cuántico, a nanotecnoloxía da terra rara chamou cada vez máis a atención. En moitas reaccións químicas, úsanse catalizadores de terra rara. Se se usan nanocatalizadores de terra rara, mellorarase moito a actividade e a eficiencia catalíticas.
Os nanocatalizadores de terra rara úsanse xeralmente no tratamento de craqueo e purificación catalítica do petróleo do escape de automoción. Os materiais nanocatalíticos de terra rara máis usados sonCEO2eLA2O3, que se pode usar como catalizadores e promotores, así como portadores de catalizadores.
No.4Óxido de nano cerioMaterial de blindaje ultravioleta
O óxido de nano cerio coñécese como axente de illamento ultravioleta de terceira xeración, con bo efecto de illamento e alta transmisión. En cosméticos, a baixa actividade catalítica nano ceria debe usarse como axente illante de UV. Polo tanto, a atención do mercado e o recoñecemento dos materiais de blindaxe ultravioleta de óxido de cerio nano son altos. A mellora continua da integración de circuítos integrados require novos materiais para os procesos de fabricación de chip de circuíto integrado. Os novos materiais teñen maiores requisitos para pulir fluídos e os fluídos de pulido de terra rara semiconductor necesitan cumprir este requisito, cunha velocidade de pulido máis rápida e un menor volume de pulido. Os materiais de pulido da Terra rara Nano teñen un mercado amplo.
O aumento significativo da propiedade do coche provocou unha grave contaminación do aire e a instalación de catalizadores de purificación de escape de vehículos é o xeito máis eficaz de controlar a contaminación de escape. Os óxidos compostos de circonio nano cerio xogan un papel importante na mellora da calidade da purificación de gases de cola.
No.5 Outros materiais funcionais nano
01. Materiais cerámicos de Nano Rare Nano
O po de cerámica nano pode reducir significativamente a temperatura de sinterización, que é de 200 ℃ ~ 300 ℃ inferior á do po de cerámica non nano coa mesma composición. Engadir Nano CEO2 á cerámica pode reducir a temperatura de sinterización, inhibir o crecemento de celosía e mellorar a densidade da cerámica. Engadindo elementos de terra rara como comoY2o3, CEO2, or LA2O3 to Zro2pode evitar a transformación de fase de alta temperatura e a embrittación de ZRO2 e obter a transformación de fase ZRO2 endurecida materiais estruturais cerámicos.
Cerámica electrónica (sensores electrónicos, materiais PTC, materiais de microondas, condensadores, termistores, etc.) preparados usando ultrafina ou CEO2, Y2O3, Y2O3,ND2O3, SM2O3, etc. melloraron as propiedades eléctricas, térmicas e de estabilidade.
Engadir materiais compostos fotocatalíticos activados pola terra rara á fórmula do esmalte pode preparar a cerámica antibacteriana da terra rara.
02.Rare Earth Nano Materiais de película fina
Co desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía, os requisitos de rendemento dos produtos son cada vez máis rigorosos, requirindo ultra-fino, ultra-fino, densidade ultra-alta e ultra-recheo de produtos. Actualmente, hai tres categorías principais de películas de nano de terra rara: películas de nano complexas de terra rara, películas de nano de óxido de óxido de terra rara e películas de aliaxe de nano de terra rara. As películas de raras nano tamén xogan importantes papeis na industria da información, catálise, enerxía, transporte e medicina da vida.
Conclusión
China é un país importante dos recursos da Terra rara. O desenvolvemento e aplicación de nanomateriais da Terra rara é un novo xeito de utilizar eficazmente os recursos de terra raros. Para ampliar o ámbito da aplicación da terra rara e promover o desenvolvemento de novos materiais funcionais, debería establecerse un novo sistema teórico na teoría dos materiais para satisfacer as necesidades de investigación na nanoescala, facer que os nanomateriais da Terra rara teñan un mellor rendemento e fagan posibles a aparición de novas propiedades e funcións.
Tempo de publicación: maio-29-2023