希土類元素それ自体は豊富な電子構造を持ち、多くの光学的、電気的、磁気的特性を示します。希土類ナノ物質化後、小型サイズ効果、高い比表面積効果、量子効果、非常に強い光学的、電気的、磁気的特性、超伝導性、高い化学活性などの多くの特性を示し、性能と機能を大幅に向上させることができます。材料の開発と多くの新材料の開発を行っています。光学材料、発光材料、結晶材料、磁性材料、電池材料、エレクトロセラミックス、エンジニアリングセラミックス、触媒等のハイテク分野で重要な役割を担う?
1、 現在の開発研究と応用分野
1. レアアース発光材料：発光効率が向上したレアアースナノ蛍光粉末（カラーテレビ粉末、ランプ粉末）により、レアアースの使用量が大幅に削減されます。主に使っているのはY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3。ハイビジョンカラーテレビの新素材候補?
2. ナノ超電導材料：Y2O3 を使用して製造された YBCO 超電導体、特に薄膜材料は、安定した性能、高強度、容易な加工、実用化段階に近い、広い展望を備えています。
3. 希土類ナノ磁性材料：磁気メモリ、磁性流体、巨大磁気抵抗などに使用され、性能が大幅に向上し、デバイスの高性能化と小型化が実現します。例えば、酸化物巨大磁気抵抗ターゲット（REMnO3など）。
4. 希土類高機能セラミックス：超微細またはナノメートルのY2O3、La2O3、Nd2O3、Sm2O3などで製造されたエレクトロセラミックス（電子センサー、PTC材料、マイクロ波材料、コンデンサ、サーミスタなど）。特性と安定性が大幅に改善されたことは、電子材料のアップグレードの重要な側面です。ナノ Y2O3 や ZrO2 などの低温で焼結されたセラミックは、強い強度と靭性を備えており、ベアリングや切削工具などの耐摩耗性デバイスに使用されます。ナノNd2O3やSm2O3などを用いた積層コンデンサやマイクロ波デバイスの性能は大幅に向上しています。
5. 希土類ナノ触媒: 多くの化学反応では、希土類触媒が使用されます。希土類ナノ触媒を使用すると、その触媒活性と効率が大幅に向上します。現在のCeO2ナノ粉末は、自動車の排気浄化装置において高活性、低価格、長寿命という利点があり、ほとんどの貴金属に取って代わり、年間数千トンが消費されています。
6. 希土類系紫外線吸収剤：ナノCeO2粉末は紫外線の吸収が強く、日焼け止め化粧品、日焼け止め繊維、車のガラスなどに使用されています。
7.希土類精密研磨：CeO2はガラスやその他の材料に優れた研磨効果があります。 Nano CeO2 は研磨精度が高く、液晶ディスプレイ、シリコンウェーハ、ガラスストレージなどに使用されています。つまり、レアアースナノ材料の応用はまだ始まったばかりであり、ハイテク新材料の分野に集中しています。付加価値、幅広い応用範囲、大きな可能性、そして非常に有望な商業的見通し。
2、 調製技術
現在、ナノマテリアルの製造と応用は各国から注目を集めています。中国のナノテクノロジーは進歩を続けており、ナノスケールのSiO2、TiO2、Al2O3、ZnO2、Fe2O3、その他の粉末材料の工業生産や試作に成功しています。しかし、現在の製造プロセスと高い製造コストはナノマテリアルの致命的な弱点であり、ナノマテリアルの広範な応用に影響を与えるだろう。したがって、継続的な改善が必要です。
希土類元素の特殊な電子構造と大きな原子半径により、その化学的性質は他の元素とは大きく異なります。したがって、希土類ナノ酸化物の調製方法や後処理技術も他の元素とは異なります。主な調査方法には次のようなものがあります。
1. 沈殿法:シュウ酸沈殿、炭酸塩沈殿、水酸化物沈殿、均一沈殿、錯体沈殿など。この方法の最大の特徴は、溶液の核生成が速く、制御が容易で、装置がシンプルで、生産できることです。高純度の製品。でもフィルタリングが難しくて集計しやすいのでは？
2. 水熱法：高温高圧条件下でイオンの加水分解反応を促進・強化し、分散したナノ結晶核を形成します。この方法は、均一に分散し、粒度分布が狭いナノメートルの粉末を得ることができますが、高温高圧の装置が必要であり、高価であり、操作が安全ではありません。
3. ゲル法：無機材料を調製するための重要な方法であり、無機合成において重要な役割を果たします。低温では、有機金属化合物または有機錯体は重合または加水分解によってゾルを形成し、特定の条件下ではゲルを形成することがあります。さらに熱処理を行うと、比表面積が大きくなり、分散性が向上した超極細ビーフンが得られます。この方法は穏やかな条件下で実行できるため、表面積が大きくなり、分散性が向上した粉末が得られます。しかし、反応時間が長く、完了までに数日を要するため、工業化の要件を満たすのは難しいのでは？
4. 固相法：固体化合物または中間乾燥媒体反応を通じて高温分解が行われます。例えば、希土類硝酸塩とシュウ酸を固相ボールミルで混合して希土類シュウ酸塩の中間体を形成し、これを高温で分解して超微粉末を得る。この方法は反応効率が高く、設備がシンプルで操作が簡単ですが、得られる粉末の形態が不規則で均一性が悪くなります。
これらの方法は独自のものではなく、工業化に完全には適用できない可能性があります。有機マイクロエマルション法、アルコール分解法など、さまざまな製造方法があります。
3、 産業発展の進展
工業生産では、多くの場合、単一の方法を採用するのではなく、長所を生かし、短所を補い、複数の方法を組み合わせて、商品化に必要な高品質、低コスト、安全で効率的なプロセスを実現します。広東恵州瑞爾化学技術有限公司は最近、レアアースナノ材料の開発において産業上の進歩を遂げた。多くの方法の探索と無数のテストの後、工業生産により適した方法であるマイクロ波ゲル法が見つかりました。この技術の最大の利点は、元の 10 日間のゲル反応が 1 日に短縮され、生産効率が 10 倍に向上し、コストが大幅に削減され、製品の品質が良く、表面積が大きいことです。 、ユーザートライアルの反応は良好で、価格はアメリカや日本の製品よりも30％低く、国際的に非常に競争力があり、国際的な先進レベルを達成しています。
最近では、主にアンモニア水や炭酸アンモニアを用いて沈殿させ、有機溶媒を用いて脱水や表面処理を行う沈殿法を用いた工業実験が行われています。この方法は工程が簡単で低コストですが、製品の品質が悪く、凝集体にはさらなる改良と改良が必要な点がまだあります。
中国はレアアース資源大国です。レアアースナノ材料の開発・応用は、レアアース資源の有効活用に新たな道を切り開き、レアアースの応用範囲を拡大し、新たな機能性材料の開発を促進し、高付加価値製品の輸出増加と海外向け製品の向上をもたらした。収益能力を交換します。これは、資源の利点を経済的な利点に変える上で重要な実際的な意味を持ちます。
投稿日時: 2023 年 6 月 27 日