Ritkaföldfém elemekgazdag elektronikus szerkezettel rendelkeznek, és számos optikai, elektromos és mágneses tulajdonságot mutatnak. Ritkaföldfém nanomaterializáció után számos tulajdonsággal rendelkezik, például kis mérethatás, nagy fajlagos felületi hatás, kvantumhatás, rendkívül erős optikai, elektromos, mágneses tulajdonságok, szupravezetés, magas kémiai aktivitás stb., amelyek nagymértékben javíthatják a teljesítményt és a funkciót. anyagokat és sok új anyagot fejlesztenek ki. Fontos szerepet fog játszani az olyan high-tech területeken, mint az optikai anyagok, fénykibocsátó anyagok, kristályanyagok, mágneses anyagok, akkumulátorok, elektrokerámia, műszaki kerámiák, katalizátorok stb.?
1、 Jelenlegi fejlesztési kutatási és alkalmazási területek
1. Ritkaföldfém lumineszcens anyag: Ritkaföldfém nanofluoreszcens por (színes TV-por, lámpapor), javított fényhatékonysággal, nagymértékben csökkenti a felhasznált ritkaföldfémek mennyiségét. Főleg használY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Új anyagok jelöltje a nagyfelbontású színes televíziókhoz.?
2. Nano szupravezető anyagok: Az Y2O3 felhasználásával készült YBCO szupravezetők, különösen a vékonyrétegű anyagok, stabil teljesítményűek, nagy szilárdságúak, könnyen feldolgozhatók, közel állnak a gyakorlati szakaszhoz, és széles kilátásokkal rendelkeznek.?
3. Ritkaföldfém nano mágneses anyagok: mágneses memóriához, mágneses folyadékhoz, óriási mágneses ellenálláshoz stb. használják, nagymértékben javítva a teljesítményt, nagy teljesítményűvé és miniatürizálttá teszik az eszközöket. Például oxid óriás mágneses ellenállási célok (REMnO3 stb.).?
4. Ritkaföldfém nagyteljesítményű kerámiák: Ultrafinom vagy nanométeres Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 stb.-mal készített elektrokerámiák (elektronikus érzékelők, PTC anyagok, mikrohullámú anyagok, kondenzátorok, termisztorok stb.), amelyek elektromos tulajdonságai, termikus A tulajdonságok és a stabilitás nagymértékben javult, az elektronikus anyagok korszerűsítésének fontos szempontja. Az alacsonyabb hőmérsékleten szinterezett kerámiák, mint például a nano Y2O3 és ZrO2, erős szilárdsággal és szívóssággal rendelkeznek, és kopásálló eszközökben, például csapágyakban és vágószerszámokban használják; A nano Nd2O3, Sm2O3 stb. anyagból készült többrétegű kondenzátorok és mikrohullámú készülékek teljesítménye jelentősen javult.?
5. Ritkaföldfém nanokatalizátorok: Számos kémiai reakcióban ritkaföldfém-katalizátort használnak. Ha ritkaföldfém nanokatalizátorokat használnak, katalitikus aktivitásuk és hatékonyságuk nagymértékben javul. A jelenlegi CeO2 nanopor előnye a nagy aktivitás, az alacsony ár és a hosszú élettartam az autók kipufogógáz-tisztítójában, és a legtöbb nemesfémet váltotta fel, éves fogyasztása több ezer tonna.?
6. Ritkaföldfém ultraibolya elnyelő:Nano CeO2a por erősen felszívja az ultraibolya sugarakat, és fényvédő kozmetikumokban, fényvédő szálakban, autóüvegben stb.
7. Ritkaföldfém precíziós polírozás: A CeO2 jó polírozó hatással van az üvegre és más anyagokra. A Nano CeO2 nagy polírozási pontossággal rendelkezik, és folyadékkristályos kijelzőkben, szilíciumlapkákban, üvegtárolókban stb. használták. Röviden, a ritkaföldfém-nanoanyagok alkalmazása még csak most kezdődött, és a csúcstechnológiás új anyagok területén összpontosul. hozzáadott érték, széles alkalmazási kör, hatalmas potenciál és nagyon ígéretes kereskedelmi kilátások.
2、 Előkészítési technológia
Jelenleg a nanoanyagok előállítása és alkalmazása különböző országokban felkeltette a figyelmet. A kínai nanotechnológia továbbra is fejlődik, és az ipari termelést vagy a próbagyártást sikeresen végezték nanoméretű SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 és más poranyagokban. A jelenlegi gyártási folyamat és a magas gyártási költségek azonban végzetes gyengesége, amely hatással lesz a nanoanyagok széles körű alkalmazására. Ezért folyamatos fejlesztésre van szükség.?
A ritkaföldfém elemek speciális elektronszerkezetének és nagy atomi sugarának köszönhetően kémiai tulajdonságaik nagyon különböznek a többi elemétől. Ezért a ritkaföldfém-nano-oxidok előállítási módja és utókezelési technológiája is különbözik a többi elemtől. A fő kutatási módszerek a következők:?
1. Kicsapási módszer: beleértve az oxálsavas kicsapást, karbonátos kicsapást, hidroxid kicsapást, homogén kicsapást, komplexképző kicsapást stb. Ennek a módszernek a legnagyobb jellemzője, hogy az oldat gyorsan magképződik, könnyen szabályozható, a berendezés egyszerű és képes előállítani nagy tisztaságú termékek. De nehéz szűrni és könnyű összesíteni?
2. Hidrotermikus módszer: Az ionok hidrolízis reakciójának felgyorsítása és erősítése magas hőmérsékleten és nyomáson, és diszpergált nanokristályos magok kialakítása. Ezzel a módszerrel egyenletes diszperziójú és szűk részecskeméret-eloszlású nanométeres porok állíthatók elő, de magas hőmérsékletű és nagynyomású berendezéseket igényel, amelyek üzemeltetése költséges és nem biztonságos.?
3. gél módszer: Fontos módszer a szervetlen anyagok előállítására, és jelentős szerepet játszik a szervetlen szintézisben. Alacsony hőmérsékleten a fémorganikus vegyületek vagy szerves komplexek polimerizációval vagy hidrolízissel szolt képezhetnek, és bizonyos körülmények között gélt képezhetnek. További hőkezeléssel ultrafinom rizstészta készíthető nagyobb fajlagos felülettel és jobb diszperzióval. Ez a módszer enyhe körülmények között is végrehajtható, így nagyobb felületű és jobb diszpergálhatóságú port kapunk. A reakcióidő azonban hosszú, és több napig tart, ami megnehezíti az iparosítás követelményeinek teljesítését?
4. Szilárd fázisú módszer: a magas hőmérsékletű bomlást szilárd vegyület vagy közbenső száraz közeg reakciójával hajtják végre. Például a ritkaföldfém-nitrátot és az oxálsavat szilárd fázisú golyós őrléssel összekeverik, hogy a ritkaföldfém-oxalát köztitermékét képezzék, amelyet azután magas hőmérsékleten lebontva ultrafinom port kapnak. Ez a módszer nagy reakcióhatékonysággal, egyszerű berendezéssel és könnyű kezelhetőséggel rendelkezik, de a kapott por szabálytalan morfológiájú és gyenge egyenletességgel rendelkezik.?
Ezek a módszerek nem egyediek, és nem feltétlenül alkalmazhatók teljes mértékben az iparosításra. Sokféle előállítási mód létezik, például szerves mikroemulziós módszer, alkoholízis stb.?
3. Haladás az ipari fejlődésben
Az ipari termelés gyakran nem egyetlen módszert alkalmaz, hanem az erősségekből merít, és kiegészíti a gyengeségeket, és több módszert is kombinál a magas termékminőség, alacsony költség, valamint a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz szükséges biztonságos és hatékony folyamat elérése érdekében. A Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. a közelmúltban ipari fejlődést ért el a ritkaföldfém-nanoanyagok fejlesztésében. Számos feltárási módszer és számtalan teszt után sikerült egy ipari termelésre alkalmasabb módszert - a mikrohullámú gél módszert - találni. Ennek a technológiának a legnagyobb előnye, hogy: az eredeti 10 napos gélreakció 1 napra rövidül, így a gyártási hatékonyság 10-szeresére nő, a költségek jelentősen csökkennek, a termék minősége jó, a felület nagy , a felhasználói próba reakciója jó, az ára 30%-kal alacsonyabb, mint az amerikai és a japán termékeké, ami nemzetközileg is nagyon versenyképes, Nemzetközi haladó szint elérése.?
A közelmúltban ipari kísérletek folytak kicsapásos módszerrel, elsősorban ammóniavíz és ammónia-karbonát kicsapással, illetve szerves oldószerek alkalmazásával a víztelenítéshez és a felületkezeléshez. Ez a módszer egyszerű eljárással és alacsony költséggel rendelkezik, de a termék minősége gyenge, és még mindig vannak olyan agglomerációk, amelyek további fejlesztésre és fejlesztésre szorulnak.?
Kína a ritkaföldfém-készletek jelentős országa. A ritkaföldfém-nanoanyagok fejlesztése és alkalmazása új utakat nyitott meg a ritkaföldfém-források hatékony hasznosításában, kibővítette a ritkaföldfém-alkalmazások körét, előmozdította új funkcionális anyagok kifejlesztését, növelte a magas hozzáadott értékű termékek exportját, és javította a külfölddel kapcsolatos lehetőségeket. cserekereseti képességek. Ennek fontos gyakorlati jelentősége van az erőforrás-előnyök gazdasági előnyökké alakításában.
Feladás időpontja: 2023. június 27