Elementi rijetke zemljesami imaju bogatu elektroničku strukturu i pokazuju mnoga optička, električna i magnetska svojstva. Nakon nanomaterijalizacije rijetkih zemalja, pokazuje mnoge karakteristike, kao što su učinak male veličine, visoki učinak specifične površine, kvantni učinak, iznimno jaka optička, električna, magnetska svojstva, supravodljivost, visoka kemijska aktivnost itd., što može uvelike poboljšati performanse i funkciju materijala i razviti mnoge nove materijale. Igrat će važnu ulogu u područjima visoke tehnologije kao što su optički materijali, materijali koji emitiraju svjetlost, kristalni materijali, magnetski materijali, materijali za baterije, elektrokeramika, inženjerska keramika, katalizatori itd.?
1、 Trenutno razvojno istraživanje i polja primjene
1. Rijetki zemni luminescentni materijal: Rijetki zemni nano fluorescentni prah (prah za TV u boji, prah za svjetiljke), s poboljšanom svjetlosnom učinkovitošću, uvelike će smanjiti količinu upotrijebljene rijetke zemlje. Uglavnom korištenjemY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Novi materijali kandidati za televiziju u boji visoke razlučivosti.?
2. Nano supravodljivi materijali: YBCO supravodiči pripremljeni pomoću Y2O3, posebno tankoslojni materijali, imaju stabilne performanse, visoku čvrstoću, jednostavnu obradu, blizu praktičnog stadija i široke izglede.?
3. Nano magnetski materijali rijetkih zemalja: koriste se za magnetsku memoriju, magnetsku tekućinu, golemi magnetski otpor itd., uvelike poboljšavajući performanse, čineći uređaje visokih performansi i minijaturiziranim. Na primjer, oksidne goleme magnetootporne mete (REMnO3, itd.).?
4. Keramika visokih performansi od rijetkih zemalja: elektrokeramika (elektronički senzori, PTC materijali, mikrovalni materijali, kondenzatori, termistori itd.) pripremljena s ultrafinim ili nanometarskim Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 itd., čija električna svojstva, toplinska svojstva i stabilnost su znatno poboljšani, važan su aspekt nadogradnje elektroničkih materijala. Keramika sinterirana na nižim temperaturama, poput nano Y2O3 i ZrO2, ima veliku čvrstoću i žilavost te se koristi u uređajima otpornim na habanje kao što su ležajevi i alati za rezanje; Učinkovitost višeslojnih kondenzatora i mikrovalnih uređaja izrađenih od nano Nd2O3, Sm2O3 itd. znatno je poboljšana.?
5. Nanokatalizatori rijetkih zemalja: U mnogim kemijskim reakcijama koriste se katalizatori rijetkih zemalja. Ako se koriste nanokatalizatori rijetkih zemalja, njihova katalitička aktivnost i učinkovitost bit će znatno poboljšani. Sadašnji CeO2 nano prah ima prednosti visoke aktivnosti, niske cijene i dugog vijeka trajanja u automobilskom pročistaču ispušnih plinova, te je zamijenio većinu plemenitih metala, s godišnjom potrošnjom od tisuća tona.?
6. Ultraljubičasti apsorber rijetke zemlje:Nano CeO2puder ima jaku apsorpciju ultraljubičastih zraka, te se koristi u kozmetici za zaštitu od sunca, vlakna za zaštitu od sunca, auto staklo, itd.?
7. Precizno poliranje rijetkih zemalja: CeO2 ima dobar učinak poliranja na staklu i drugim materijalima. Nano CeO2 ima visoku preciznost poliranja i koristi se u zaslonima s tekućim kristalima, silicijskim pločicama, staklenim pohranama itd. Ukratko, primjena nanomaterijala rijetkih zemalja tek je započela i koncentrirana je u području visokotehnoloških novih materijala, s visokim dodana vrijednost, širok raspon primjene, veliki potencijal i vrlo obećavajući komercijalni izgledi.?
2、 Tehnologija pripreme
Trenutno su i proizvodnja i primjena nanomaterijala privukli pozornost iz raznih zemalja. Kineska nanotehnologija nastavlja napredovati, a industrijska proizvodnja ili probna proizvodnja uspješno je provedena u nanorazmjernim SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 i drugim praškastim materijalima. No, trenutni proizvodni proces i visoki troškovi proizvodnje njegova su fatalna slabost, koja će utjecati na široku primjenu nanomaterijala. Stoga je potrebno kontinuirano poboljšanje.?
Zbog posebne elektroničke strukture i velikog atomskog radijusa elemenata rijetke zemlje, njihova kemijska svojstva vrlo su različita od ostalih elemenata. Stoga se metoda pripreme i tehnologija naknadne obrade nanooksida rijetkih zemalja također razlikuju od drugih elemenata. Glavne metode istraživanja uključuju:?
1. Metoda taloženja: uključujući taloženje oksalnom kiselinom, taloženje karbonatom, taloženje hidroksidom, homogeno taloženje, taloženje kompleksiranjem, itd. Najveća značajka ove metode je da otopina brzo nukleira, lako ju je kontrolirati, oprema je jednostavna i može proizvesti proizvodi visoke čistoće. Ali teško ga je filtrirati, a lako agregirati?
2. Hidrotermalna metoda: Ubrzati i ojačati reakciju hidrolize iona pod uvjetima visoke temperature i tlaka i formirati dispergirane nanokristalne jezgre. Ovom se metodom mogu dobiti nanometarski prah s jednolikom disperzijom i uskom distribucijom veličine čestica, ali zahtijeva opremu za visoke temperature i visoki tlak, što je skupo i nesigurno za rad.?
3. gel metoda: To je važna metoda za pripremu anorganskih materijala i igra značajnu ulogu u anorganskoj sintezi. Na niskim temperaturama, organometalni spojevi ili organski kompleksi mogu formirati sol polimerizacijom ili hidrolizom, te formirati gel pod određenim uvjetima. Daljnjom toplinskom obradom mogu se proizvesti ultrafini rižini rezanci s većom specifičnom površinom i boljom disperzijom. Ova se metoda može provesti u blagim uvjetima, što rezultira prahom veće površine i boljom disperzibilnošću. Međutim, vrijeme reakcije je dugo i traje nekoliko dana, što otežava ispunjavanje zahtjeva industrijalizacije?
4. Metoda čvrste faze: visokotemperaturna razgradnja provodi se preko krutog spoja ili intermedijarne reakcije suhog medija. Na primjer, nitrat rijetke zemlje i oksalna kiselina miješaju se kugličnim mljevenjem u čvrstoj fazi kako bi se formirao intermedijer oksalata rijetke zemlje, koji se zatim razgrađuje na visokoj temperaturi kako bi se dobio ultra-fini prah. Ova metoda ima visoku učinkovitost reakcije, jednostavnu opremu i jednostavan rad, ali dobiveni prah ima nepravilnu morfologiju i lošu jednolikost.
Ove metode nisu jedinstvene i možda nisu u potpunosti primjenjive na industrijalizaciju. Postoje mnoge metode pripreme, kao što je metoda organske mikroemulzije, alkoholiza itd.?
3、 Napredak u industrijskom razvoju
Industrijska proizvodnja često ne usvaja jednu metodu, već se oslanja na snage i nadopunjuje slabosti, te kombinira nekoliko metoda kako bi se postigla visoka kvaliteta proizvoda, niska cijena te siguran i učinkovit proces potreban za komercijalizaciju. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. je nedavno ostvario industrijski napredak u razvoju nanomaterijala rijetkih zemalja. Nakon mnogih metoda istraživanja i bezbrojnih testova, pronađena je metoda koja je prikladnija za industrijsku proizvodnju - mikrovalna gel metoda. Najveća prednost ove tehnologije je da: originalna 10-dnevna gel reakcija je skraćena na 1 dan, tako da se učinkovitost proizvodnje povećava za 10 puta, trošak je uvelike smanjen, a kvaliteta proizvoda je dobra, površina je velika , reakcija korisnika na probu je dobra, cijena je 30% niža od one američkih i japanskih proizvoda, što je vrlo konkurentno na međunarodnoj razini, Postignite međunarodnu naprednu razinu.?
Nedavno su provedeni industrijski pokusi metodom taloženja, uglavnom korištenjem amonijačne vode i amonijak karbonata za taloženje, te korištenjem organskih otapala za dehidraciju i površinsku obradu. Ova metoda ima jednostavan proces i niske troškove, ali kvaliteta proizvoda je loša, a još uvijek postoje neke aglomeracije koje trebaju daljnja poboljšanja i poboljšanja.?
Kina je velika zemlja u resursima rijetkih zemalja. Razvoj i primjena nanomaterijala rijetkih zemalja otvorili su nove puteve za učinkovito korištenje resursa rijetkih zemalja, proširili opseg primjene rijetkih zemalja, promicali razvoj novih funkcionalnih materijala, povećali izvoz proizvoda visoke dodane vrijednosti i poboljšali inozemne mogućnosti zarade na razmjeni. Ovo ima važno praktično značenje u pretvaranju prednosti resursa u ekonomske prednosti.
Vrijeme objave: 27. lipnja 2023