Elementi delle terre rareessi stessi hanno ricche strutture elettroniche e mostrano molte proprietà ottiche, elettriche e magnetiche. Dopo la nanomaterializzazione delle terre rare, presenta molte caratteristiche, come effetto di piccole dimensioni, effetto superficiale altamente specifico, effetto quantistico, proprietà ottiche, elettriche e magnetiche estremamente forti, superconduttività, elevata attività chimica, ecc., che possono migliorare notevolmente le prestazioni e il funzionamento di materiali e sviluppare molti nuovi materiali. Svolgerà un ruolo importante in campi high-tech come materiali ottici, materiali che emettono luce, materiali cristallini, materiali magnetici, materiali per batterie, elettroceramica, ceramica tecnica, catalizzatori, ecc.?
1、 Ricerca sullo sviluppo attuale e campi di applicazione
1. Materiale luminescente di terre rare: polvere nano fluorescente di terre rare (polvere per TV a colori, polvere per lampade), con efficienza luminosa migliorata, ridurrà notevolmente la quantità di terre rare utilizzate. Principalmente utilizzandoY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Nuovi materiali candidati per la televisione a colori ad alta definizione.?
2. Materiali nano superconduttori: i superconduttori YBCO preparati utilizzando Y2O3, in particolare materiali a film sottile, hanno prestazioni stabili, elevata resistenza, facilità di lavorazione, prossimi alla fase pratica e ampie prospettive.?
3. Materiali nanomagnetici di terre rare: utilizzati per memoria magnetica, fluido magnetico, magnetoresistenza gigante, ecc., Migliorando notevolmente le prestazioni, rendendo i dispositivi ad alte prestazioni e miniaturizzati. Ad esempio, obiettivi di magnetoresistenza gigante dell'ossido (REMnO3, ecc.).?
4. Ceramica ad alte prestazioni delle terre rare: elettroceramica (sensori elettronici, materiali PTC, materiali a microonde, condensatori, termistori, ecc.) preparati con Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 ultrafini o nanometrici, ecc., le cui proprietà elettriche, termiche le proprietà e la stabilità sono state notevolmente migliorate, sono un aspetto importante dell'aggiornamento dei materiali elettronici. Le ceramiche sinterizzate a temperature più basse, come nano Y2O3 e ZrO2, hanno una forte resistenza e tenacità e vengono utilizzate in dispositivi resistenti all'usura come cuscinetti e utensili da taglio; Le prestazioni dei condensatori multistrato e dei dispositivi a microonde realizzati in nano Nd2O3, Sm2O3, ecc. sono state notevolmente migliorate.?
5. Nanocatalizzatori di terre rare: in molte reazioni chimiche vengono utilizzati catalizzatori di terre rare. Se si utilizzano nanocatalizzatori di terre rare, la loro attività catalitica e la loro efficienza miglioreranno notevolmente. L'attuale nano polvere di CeO2 presenta i vantaggi di elevata attività, basso prezzo e lunga durata nel purificatore di scarico delle automobili e ha sostituito la maggior parte dei metalli preziosi, con un consumo annuo di migliaia di tonnellate.
6. Assorbitore ultravioletto delle terre rare:NanoCeO2la polvere ha un forte assorbimento dei raggi ultravioletti e viene utilizzata nei cosmetici per la protezione solare, nelle fibre per la protezione solare, nel vetro dell'auto, ecc.?
7. Lucidatura di precisione delle terre rare: CeO2 ha un buon effetto lucidante sul vetro e altri materiali. Nano CeO2 ha un'elevata precisione di lucidatura ed è stato utilizzato in display a cristalli liquidi, wafer di silicio, contenitori di vetro, ecc. In breve, l'applicazione dei nanomateriali delle terre rare è appena iniziata e si concentra nel campo dei nuovi materiali high-tech, con elevata valore aggiunto, ampio campo di applicazione, enorme potenziale e prospettive commerciali molto promettenti.?
2、 Tecnologia di preparazione
Attualmente, sia la produzione che l’applicazione dei nanomateriali hanno attirato l’attenzione di diversi paesi. La nanotecnologia cinese continua a fare progressi e la produzione industriale o la produzione di prova è stata effettuata con successo su scala nanometrica di SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 e altri materiali in polvere. Tuttavia, l’attuale processo di produzione e gli elevati costi di produzione rappresentano il suo punto debole fatale, che influenzerà l’ampia applicazione dei nanomateriali. Pertanto, è necessario un miglioramento continuo.?
A causa della speciale struttura elettronica e dell'ampio raggio atomico degli elementi delle terre rare, le loro proprietà chimiche sono molto diverse da quelle degli altri elementi. Pertanto, anche il metodo di preparazione e la tecnologia di post-trattamento dei nanoossidi di terre rare sono diversi da quelli di altri elementi. I principali metodi di ricerca includono:?
1. Metodo di precipitazione: inclusa la precipitazione dell'acido ossalico, la precipitazione del carbonato, la precipitazione dell'idrossido, la precipitazione omogenea, la precipitazione della complessazione, ecc. La caratteristica più importante di questo metodo è che la soluzione nuclea rapidamente, è facile da controllare, l'attrezzatura è semplice e può produrre prodotti di elevata purezza. Ma è difficile filtrare e facile aggregare?
2. Metodo idrotermale: accelera e rafforza la reazione di idrolisi degli ioni in condizioni di alta temperatura e pressione e forma nuclei nanocristallini dispersi. Questo metodo può ottenere polveri nanometriche con dispersione uniforme e distribuzione ristretta delle dimensioni delle particelle, ma richiede apparecchiature ad alta temperatura e alta pressione, che sono costose e pericolose da utilizzare.
3. metodo del gel: è un metodo importante per la preparazione di materiali inorganici e svolge un ruolo significativo nella sintesi inorganica. A bassa temperatura, i composti organometallici o i complessi organici possono formare sol attraverso la polimerizzazione o l'idrolisi e formare gel in determinate condizioni. Un ulteriore trattamento termico può produrre spaghetti di riso ultrafini con una superficie specifica più ampia e una migliore dispersione. Questo metodo può essere eseguito in condizioni blande, ottenendo una polvere con un'area superficiale più ampia e una migliore disperdibilità. Tuttavia, il tempo di reazione è lungo e richiede diversi giorni per essere completato, rendendo difficile soddisfare i requisiti dell'industrializzazione?
4. Metodo in fase solida: la decomposizione ad alta temperatura viene effettuata attraverso un composto solido o una reazione media secca intermedia. Ad esempio, il nitrato di terre rare e l'acido ossalico vengono miscelati mediante macinazione a sfere in fase solida per formare un intermedio di ossalato di terre rare, che viene poi decomposto ad alta temperatura per ottenere polvere ultrafine. Questo metodo ha un'elevata efficienza di reazione, attrezzature semplici e facilità d'uso, ma la polvere risultante ha una morfologia irregolare e scarsa uniformità.?
Questi metodi non sono unici e potrebbero non essere pienamente applicabili all’industrializzazione. Esistono molti metodi di preparazione, come il metodo della microemulsione organica, l'alcolisi, ecc.?
3、 Progressi nello sviluppo industriale
La produzione industriale spesso non adotta un unico metodo, ma piuttosto attinge ai punti di forza e integra i punti deboli e combina diversi metodi per ottenere l’elevata qualità del prodotto, il basso costo e il processo sicuro ed efficiente richiesti per la commercializzazione. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. ha recentemente compiuto progressi industriali nello sviluppo di nanomateriali di terre rare. Dopo molti metodi di esplorazione e innumerevoli test, è stato trovato un metodo più adatto alla produzione industriale: il metodo del gel a microonde. Il più grande vantaggio di questa tecnologia è che: la reazione del gel originale di 10 giorni viene ridotta a 1 giorno, in modo che l'efficienza produttiva venga aumentata di 10 volte, il costo è notevolmente ridotto e la qualità del prodotto è buona, la superficie è ampia , la reazione degli utenti alla prova è buona, il prezzo è inferiore del 30% rispetto a quello dei prodotti americani e giapponesi, che è molto competitivo a livello internazionale, raggiunge un livello avanzato internazionale.?
Recentemente, sono stati condotti esperimenti industriali utilizzando il metodo della precipitazione, utilizzando principalmente acqua di ammoniaca e carbonato di ammoniaca per la precipitazione e utilizzando solventi organici per la disidratazione e il trattamento superficiale. Questo metodo ha un processo semplice e un basso costo, ma la qualità del prodotto è scarsa e ci sono ancora alcuni agglomerati che necessitano di ulteriori miglioramenti e miglioramenti.?
La Cina è un paese importante per quanto riguarda le risorse delle terre rare. Lo sviluppo e l'applicazione dei nanomateriali delle terre rare hanno aperto nuove strade per un utilizzo efficace delle risorse delle terre rare, ampliato la portata delle applicazioni delle terre rare, promosso lo sviluppo di nuovi materiali funzionali, aumentato l'esportazione di prodotti ad alto valore aggiunto e migliorato scambiare capacità di guadagno. Ciò ha un importante significato pratico nel trasformare i vantaggi delle risorse in vantaggi economici.
Orario di pubblicazione: 27 giugno 2023