Retzemju elementipašiem ir bagātīgas elektroniskās struktūras, un tiem piemīt daudzas optiskas, elektriskas un magnētiskas īpašības. Pēc retzemju nanomaterializācijas tai piemīt daudzas īpašības, piemēram, maza izmēra efekts, augsts īpatnējās virsmas efekts, kvantu efekts, ārkārtīgi spēcīgas optiskās, elektriskās, magnētiskās īpašības, supravadītspēja, augsta ķīmiskā aktivitāte utt., Kas var ievērojami uzlabot veiktspēju un funkcijas. materiālu un izstrādāt daudzus jaunus materiālus. Tam būs svarīga loma augsto tehnoloģiju jomās, piemēram, optiskajos materiālos, gaismu izstarojošos materiālos, kristāla materiālos, magnētiskajos materiālos, akumulatoru materiālos, elektrokeramikā, inženierkeramikā, katalizatoros utt.?
1 、 Pašreizējās attīstības pētniecības un pielietojuma jomas
1. Retzemju luminiscējošais materiāls: retzemju nano fluorescējošs pulveris (krāsu TV pulveris, lampas pulveris), ar uzlabotu gaismas efektivitāti, ievērojami samazinās izmantoto retzemju daudzumu. Galvenokārt izmantojotY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Kandidāt jaunus materiālus augstas izšķirtspējas krāsu televīzijai.?
2. Nano supravadošie materiāli: YBCO supravadītāji, kas sagatavoti, izmantojot Y2O3, īpaši plānas plēves materiālus, ir stabili veiktspēja, augsta izturība, viegli apstrādājami, tuvu praktiskajai stadijai un plašas izredzes.?
3. Retzemju nano magnētiskie materiāli: izmanto magnētiskajai atmiņai, magnētiskajam šķidrumam, milzu magnētiskajai pretestībai utt., ievērojami uzlabojot veiktspēju, padarot ierīces augstas veiktspējas un miniaturizētas. Piemēram, oksīda milzu magnētiskās pretestības mērķi (REMnO3 utt.).?
4. Retzemju augstas veiktspējas keramika: elektrokeramika (elektroniskie sensori, PTC materiāli, mikroviļņu materiāli, kondensatori, termistori utt.), kas sagatavota ar īpaši smalku vai nanometru Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 u.c., kuras elektriskās īpašības, termiskās īpašības Īpašības un stabilitāte ir ievērojami uzlabota, ir svarīgs elektronisko materiālu modernizācijas aspekts. Zemākā temperatūrā saķepinātai keramikai, piemēram, nano Y2O3 un ZrO2, ir spēcīga izturība un stingrība, un to izmanto nodilumizturīgās ierīcēs, piemēram, gultņos un griezējinstrumentos; Daudzslāņu kondensatoru un mikroviļņu ierīču, kas izgatavotas no nano Nd2O3, Sm2O3 utt., veiktspēja ir ievērojami uzlabota.?
5. Retzemju nanokatalizatori: daudzās ķīmiskajās reakcijās tiek izmantoti retzemju katalizatori. Ja izmanto retzemju nanokatalizatorus, to katalītiskā aktivitāte un efektivitāte tiks ievērojami uzlabota. Pašreizējam CeO2 nanopulverim ir priekšrocības, piemēram, augsta aktivitāte, zema cena un ilgs kalpošanas laiks automašīnu izplūdes gāzu attīrītājā, un tas ir aizvietojis lielāko daļu dārgmetālu, un ikgadējais patēriņš ir tūkstošiem tonnu.?
6. Retzemju ultravioleto staru absorbētājs:Nano CeO2pulverim ir spēcīga ultravioleto staru absorbcija, un to izmanto sauļošanās kosmētikā, saules aizsargšķiedros, automašīnu stiklos utt.?
7. Retzemju precīza pulēšana: CeO2 ir laba pulēšanas iedarbība uz stiklu un citiem materiāliem. Nano CeO2 ir augsta pulēšanas precizitāte, un tas ir izmantots šķidro kristālu displejos, silīcija plāksnēs, stikla glabāšanā utt. Īsāk sakot, retzemju nanomateriālu izmantošana ir tikko sākusies un ir koncentrēta augsto tehnoloģiju jaunu materiālu jomā ar augstu pievienotā vērtība, plašs pielietojuma klāsts, milzīgs potenciāls un ļoti daudzsološas komerciālas perspektīvas.
2. Sagatavošanas tehnoloģija
Šobrīd gan nanomateriālu ražošana, gan pielietošana ir piesaistījusi dažādu valstu uzmanību. Ķīnas nanotehnoloģijas turpina progresēt, un rūpnieciskā ražošana vai izmēģinājuma ražošana ir veiksmīgi veikta nanomēroga SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 un citos pulverveida materiālos. Tomēr pašreizējais ražošanas process un augstās ražošanas izmaksas ir tā liktenīgā vājība, kas ietekmēs nanomateriālu plašo pielietojumu. Tāpēc ir nepieciešami nepārtraukti uzlabojumi.?
Pateicoties retzemju elementu īpašajai elektroniskajai struktūrai un lielajam atomu rādiusam, to ķīmiskās īpašības ļoti atšķiras no citiem elementiem. Tāpēc arī retzemju nanooksīdu sagatavošanas metode un pēcapstrādes tehnoloģija atšķiras no citiem elementiem. Galvenās pētniecības metodes ietver:?
1. Izgulsnēšanas metode: ieskaitot skābeņskābes nogulsnēšanu, karbonātu izgulsnēšanos, hidroksīda izgulsnēšanos, viendabīgu nogulsnēšanos, kompleksu izgulsnēšanos utt. Šīs metodes lielākā iezīme ir tā, ka šķīdums ātri veido kodolu, ir viegli vadāms, iekārta ir vienkārša un var ražot. augstas tīrības pakāpes produkti. Bet vai to ir grūti filtrēt un viegli apkopot?
2. Hidrotermālā metode: Paātrināt un stiprināt jonu hidrolīzes reakciju augstas temperatūras un spiediena apstākļos un veidot izkliedētus nanokristāliskos kodolus. Ar šo metodi var iegūt nanometru pulverus ar vienmērīgu dispersiju un šauru daļiņu izmēru sadalījumu, taču tai ir nepieciešamas augstas temperatūras un augstspiediena iekārtas, kuru darbība ir dārga un nedroša.
3. gēla metode: tā ir svarīga metode neorganisko materiālu sagatavošanai, un tai ir nozīmīga loma neorganisko sintēzē. Zemā temperatūrā metālorganiskie savienojumi vai organiskie kompleksi polimerizācijas vai hidrolīzes ceļā var veidot solu un noteiktos apstākļos veidot želeju. Turpmāka termiskā apstrāde var iegūt īpaši smalkas rīsu nūdeles ar lielāku īpatnējo virsmu un labāku izkliedi. Šo metodi var veikt vieglos apstākļos, kā rezultātā tiek iegūts pulveris ar lielāku virsmas laukumu un labāku izkliedējamību. Tomēr reakcijas laiks ir ilgs un ilgst vairākas dienas, kas apgrūtina industrializācijas prasību izpildi?
4. Cietās fāzes metode: sadalīšanās augstā temperatūrā tiek veikta, izmantojot cieto savienojumu vai starpproduktu sausās vides reakciju. Piemēram, retzemju nitrātu un skābeņskābi sajauc ar cietās fāzes lodīšu malšanu, veidojot retzemju oksalāta starpproduktu, kas pēc tam tiek sadalīts augstā temperatūrā, lai iegūtu īpaši smalku pulveri. Šai metodei ir augsta reakcijas efektivitāte, vienkāršs aprīkojums un vienkārša darbība, bet iegūtajam pulverim ir neregulāra morfoloģija un slikta viendabība.?
Šīs metodes nav unikālas un var nebūt pilnībā piemērojamas industrializācijai. Ir daudz sagatavošanas metožu, piemēram, organiskās mikroemulsijas metode, alkoholīze utt.?
3. Progress rūpniecības attīstībā
Rūpnieciskā ražošana bieži vien neizmanto vienu metodi, bet gan izmanto stiprās puses un papildina vājās puses, kā arī apvieno vairākas metodes, lai sasniegtu augstu produktu kvalitāti, zemas izmaksas un drošu un efektīvu procesu, kas nepieciešams komercializācijai. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. nesen ir panākusi rūpniecisku progresu retzemju nanomateriālu izstrādē. Pēc daudzām izpētes metodēm un neskaitāmiem testiem tika atrasta rūpnieciskai ražošanai piemērotāka metode - mikroviļņu gēla metode. Šīs tehnoloģijas lielākā priekšrocība ir tā, ka: sākotnējā 10 dienu gēla reakcija tiek saīsināta līdz 1 dienai, tādējādi ražošanas efektivitāte tiek palielināta 10 reizes, izmaksas ir ievērojami samazinātas un produkta kvalitāte ir laba, virsmas laukums ir liels. , lietotāja izmēģinājuma reakcija ir laba, cena ir par 30% zemāka nekā amerikāņu un japāņu produktiem, kas ir ļoti konkurētspējīga starptautiskā mērogā, sasniegt starptautisku progresīvu līmeni.?
Pēdējā laikā ir veikti rūpnieciskie eksperimenti, izmantojot nogulsnēšanas metodi, galvenokārt izmantojot amonjaka ūdeni un amonjaka karbonātu nokrišņiem un organiskos šķīdinātājus dehidratācijai un virsmas apstrādei. Šai metodei ir vienkāršs process un zemas izmaksas, taču produkta kvalitāte ir slikta, un joprojām ir dažas aglomerācijas, kurām ir nepieciešami turpmāki uzlabojumi un uzlabojumi.?
Ķīna ir nozīmīga retzemju resursu valsts. Retzemju nanomateriālu izstrāde un pielietošana ir pavērusi jaunus ceļus efektīvai retzemju resursu izmantošanai, paplašinājusi retzemju pielietojuma jomu, veicinājusi jaunu funkcionālu materiālu izstrādi, palielinājusi produktu ar augstu pievienoto vērtību eksportu un uzlabojusi ārzemju resursus. maiņas peļņas iespējas. Tam ir svarīga praktiska nozīme, pārvēršot resursu priekšrocības ekonomiskajās priekšrocībās.
Publicēšanas laiks: 27. jūnijs 2023