Zeldzame aardelementenhebben zelf rijke elektronische structuren en vertonen veel optische, elektrische en magnetische eigenschappen. Na nanomaterialisatie van zeldzame aardmetalen vertoont het vele kenmerken, zoals een klein formaateffect, een hoog specifiek oppervlakte-effect, een kwantumeffect, extreem sterke optische, elektrische, magnetische eigenschappen, supergeleiding, hoge chemische activiteit, enz., die de prestaties en functie aanzienlijk kunnen verbeteren. van materialen en ontwikkelen veel nieuwe materialen. Het zal een belangrijke rol spelen op hightech-gebieden zoals optische materialen, lichtgevende materialen, kristalmaterialen, magnetische materialen, batterijmaterialen, elektrokeramiek, technische keramiek, katalysatoren, enz.?
1. Huidig ontwikkelingsonderzoek en toepassingsgebieden
1. Lichtgevend materiaal voor zeldzame aardmetalen: nano-fluorescentiepoeder voor zeldzame aardmetalen (kleuren-tv-poeder, lamppoeder), met verbeterde lichtefficiëntie, zal de gebruikte hoeveelheid zeldzame aardmetalen aanzienlijk verminderen. Voornamelijk gebruikJ2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Kandidaat voor nieuwe materialen voor kleurentelevisie met hoge definitie.?
2. Nano-supergeleidende materialen: YBCO-supergeleiders bereid met Y2O3, vooral dunne-filmmaterialen, hebben stabiele prestaties, hoge sterkte, gemakkelijke verwerking, bijna praktisch stadium en brede perspectieven.?
3. Zeldzame aarde nano-magnetische materialen: gebruikt voor magnetisch geheugen, magnetische vloeistof, gigantische magnetoweerstand, enz., waardoor de prestaties aanzienlijk worden verbeterd, waardoor apparaten krachtig en geminiaturiseerd worden. Bijvoorbeeld oxide-gigantische magnetoweerstandsdoelen (REMnO3, enz.).?
4. Zeldzame aarde keramiek met hoge prestaties: Elektrokeramiek (elektronische sensoren, PTC-materialen, microgolfmaterialen, condensatoren, thermistoren, enz.) vervaardigd met ultrafijne of nanometer Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, enz., waarvan de elektrische eigenschappen, thermische eigenschappen en stabiliteit zijn sterk verbeterd, zijn een belangrijk aspect bij het upgraden van elektronische materialen. Keramiek dat bij lagere temperaturen is gesinterd, zoals nano Y2O3 en ZrO2, heeft een sterke sterkte en taaiheid en wordt gebruikt in slijtvaste apparaten zoals lagers en snijgereedschappen; De prestaties van meerlaagse condensatoren en microgolfapparaten gemaakt van nano Nd2O3, Sm2O3, enz. zijn aanzienlijk verbeterd.?
5. Zeldzame-aarde-nanokatalysatoren: Bij veel chemische reacties worden zeldzame-aarde-katalysatoren gebruikt. Als zeldzame aarden nanokatalysatoren worden gebruikt, zullen hun katalytische activiteit en efficiëntie aanzienlijk worden verbeterd. Het huidige CeO2-nanopoeder heeft de voordelen van hoge activiteit, lage prijs en lange levensduur in de uitlaatgasreiniger van auto's, en heeft de meeste edele metalen vervangen, met een jaarlijks verbruik van duizenden tonnen.
6. Zeldzame aarde ultraviolette absorber:Nano CeO2poeder heeft een sterke absorptie van ultraviolette stralen en wordt gebruikt in zonnebrandcosmetica, zonnebrandvezels, autoglas, enz.?
7. Precisiepolijsten van zeldzame aardmetalen: CeO2 heeft een goed polijsteffect op glas en andere materialen. Nano CeO2 heeft een hoge polijstprecisie en is gebruikt in LCD-schermen, siliciumwafels, glasopslag, enz. Kortom, de toepassing van zeldzame aarden nanomaterialen is nog maar net begonnen en concentreert zich op het gebied van hightech nieuwe materialen, met hoge toegevoegde waarde, breed toepassingsbereik, enorm potentieel en veelbelovende commerciële vooruitzichten.?
2. Voorbereidingstechnologie
Momenteel hebben zowel de productie als de toepassing van nanomaterialen de aandacht getrokken van verschillende landen. De Chinese nanotechnologie blijft vooruitgang boeken en industriële productie of proefproductie is met succes uitgevoerd in SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 en andere poedermaterialen op nanoschaal. Het huidige productieproces en de hoge productiekosten zijn echter de fatale zwakte ervan, die de wijdverbreide toepassing van nanomaterialen zal beïnvloeden. Daarom is continue verbetering noodzakelijk.
Vanwege de speciale elektronische structuur en de grote atoomstraal van zeldzame aardelementen zijn hun chemische eigenschappen sterk verschillend van die van andere elementen. Daarom verschillen de bereidingsmethode en de nabehandelingstechnologie van zeldzame aarden nano-oxides ook van andere elementen. De belangrijkste onderzoeksmethoden zijn onder meer:?
1. Precipitatiemethode: inclusief oxaalzuurprecipitatie, carbonaatprecipitatie, hydroxideprecipitatie, homogene neerslag, complexatieprecipitatie, enz. Het grootste kenmerk van deze methode is dat de oplossing snel kiemt, gemakkelijk te controleren is, de apparatuur eenvoudig is en kan produceren hoogzuivere producten. Maar het is moeilijk te filteren en gemakkelijk te aggregeren?
2. Hydrothermische methode: Versnel en versterk de hydrolysereactie van ionen onder hoge temperatuur- en drukomstandigheden, en vorm verspreide nanokristallijne kernen. Met deze methode kunnen nanometerpoeders worden verkregen met een uniforme dispersie en een smalle deeltjesgrootteverdeling, maar er is apparatuur voor hoge temperatuur en hoge druk voor nodig, wat duur en onveilig is in het gebruik.
3. gelmethode: het is een belangrijke methode voor het bereiden van anorganische materialen en speelt een belangrijke rol bij de anorganische synthese. Bij lage temperaturen kunnen organometallische verbindingen of organische complexen sol vormen door polymerisatie of hydrolyse, en onder bepaalde omstandigheden gel vormen. Verdere warmtebehandeling kan ultrafijne rijstnoedels produceren met een groter specifiek oppervlak en een betere dispersie. Deze methode kan onder milde omstandigheden worden uitgevoerd, waardoor een poeder ontstaat met een groter oppervlak en een betere dispergeerbaarheid. Is de reactietijd echter lang en duurt het meerdere dagen, waardoor het moeilijk wordt om aan de eisen van de industrialisatie te voldoen?
4. Vastefasemethode: ontleding bij hoge temperatuur wordt uitgevoerd via een vaste verbinding of een tussenliggende droge media-reactie. Zeldzame aardenitraat en oxaalzuur worden bijvoorbeeld gemengd door kogelmalen in de vaste fase om een tussenproduct van zeldzame aarde-oxalaat te vormen, dat vervolgens bij hoge temperatuur wordt ontleed om ultrafijn poeder te verkrijgen. Deze methode heeft een hoge reactie-efficiëntie, eenvoudige apparatuur en gemakkelijke bediening, maar het resulterende poeder heeft een onregelmatige morfologie en een slechte uniformiteit.
Deze methoden zijn niet uniek en zijn mogelijk niet volledig toepasbaar op de industrialisatie. Er zijn veel bereidingsmethoden, zoals de organische micro-emulsiemethode, alcoholyse, enz.?
3. Vooruitgang in de industriële ontwikkeling
Industriële productie hanteert vaak niet één enkele methode, maar put eerder uit sterke punten en complementeert zwakke punten, en combineert verschillende methoden om de hoge productkwaliteit, lage kosten en het veilige en efficiënte proces te bereiken dat nodig is voor commercialisering. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. heeft onlangs industriële vooruitgang geboekt bij de ontwikkeling van zeldzame aarden nanomaterialen. Na vele verkenningsmethoden en talloze tests werd een methode gevonden die geschikter is voor industriële productie: de microgolfgelmethode. Het grootste voordeel van deze technologie is dat: de oorspronkelijke gelreactie van 10 dagen wordt verkort tot 1 dag, zodat de productie-efficiëntie met een factor 10 wordt verhoogd, de kosten aanzienlijk worden verlaagd en de productkwaliteit goed is, het oppervlak groot is , de reactie van de gebruikersproef is goed, de prijs is 30% lager dan die van Amerikaanse en Japanse producten, die internationaal zeer concurrerend zijn, een internationaal geavanceerd niveau bereiken.?
Onlangs zijn industriële experimenten uitgevoerd met behulp van de precipitatiemethode, waarbij voornamelijk ammoniakwater en ammoniakcarbonaat worden gebruikt voor precipitatie, en met organische oplosmiddelen voor dehydratatie en oppervlaktebehandeling. Deze methode heeft een eenvoudig proces en lage kosten, maar de productkwaliteit is slecht en er zijn nog steeds enkele agglomeraties die verdere verbetering en verbetering behoeven.
China is een belangrijk land op het gebied van zeldzame aardmetalen. De ontwikkeling en toepassing van zeldzame aarden nanomaterialen hebben nieuwe wegen geopend voor een effectief gebruik van zeldzame aardmetalen, de reikwijdte van zeldzame aardmetalentoepassingen uitgebreid, de ontwikkeling van nieuwe functionele materialen bevorderd, de export van producten met een hoge toegevoegde waarde vergroot en de buitenlandse economie verbeterd. verdienmogelijkheden uitwisselen. Dit heeft een belangrijke praktische betekenis bij het omzetten van hulpbronnenvoordelen in economische voordelen.
Posttijd: 27 juni 2023