Elementos de terras raraseles próprios têm estruturas eletrônicas ricas e exibem muitas propriedades ópticas, elétricas e magnéticas. Após a nanomaterialização de terras raras, ele exibe muitas características, como efeito de tamanho pequeno, efeito de superfície específico alto, efeito quântico, propriedades ópticas, elétricas, magnéticas extremamente fortes, supercondutividade, alta atividade química, etc., o que pode melhorar muito o desempenho e função de materiais e desenvolver muitos novos materiais. Ele desempenhará um papel importante em campos de alta tecnologia, como materiais ópticos, materiais emissores de luz, materiais cristalinos, materiais magnéticos, materiais de baterias, eletrocerâmicas, cerâmicas de engenharia, catalisadores, etc.?
1. Campos de aplicação e pesquisa de desenvolvimento atual
1. Material luminescente de terras raras: Pó nano fluorescente de terras raras (pó de TV em cores, pó de lâmpada), com eficiência luminosa aprimorada, reduzirá bastante a quantidade de terras raras usadas. Principalmente usandoY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Candidatos a novos materiais para televisão em cores de alta definição.?
2. Materiais nano supercondutores: os supercondutores YBCO preparados com Y2O3, especialmente materiais de filme fino, têm desempenho estável, alta resistência, fácil processamento, próximo ao estágio prático e amplas perspectivas.?
3. Materiais nanomagnéticos de terras raras: usados para memória magnética, fluido magnético, magnetorresistência gigante, etc., melhorando muito o desempenho, tornando os dispositivos de alto desempenho e miniaturizados. Por exemplo, alvos de magnetorresistência gigante de óxido (REMnO3, etc.).?
4. Cerâmicas de terras raras de alto desempenho: Eletrocerâmicas (sensores eletrônicos, materiais PTC, materiais de micro-ondas, capacitores, termistores, etc.) preparadas com Y2O3 ultrafino ou nanômetro, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, etc., cujas propriedades elétricas, térmicas propriedades e estabilidade foram bastante melhoradas, são um aspecto importante da atualização de materiais eletrônicos. Cerâmicas sinterizadas em temperaturas mais baixas, como nano Y2O3 e ZrO2, apresentam forte resistência e tenacidade e são utilizadas em dispositivos resistentes ao desgaste, como rolamentos e ferramentas de corte; O desempenho de capacitores multicamadas e dispositivos de micro-ondas feitos de nano Nd2O3, Sm2O3, etc. foi bastante melhorado.?
5. Nanocatalisadores de terras raras: Em muitas reações químicas, são utilizados catalisadores de terras raras. Se forem utilizados nanocatalisadores de terras raras, a sua atividade catalítica e eficiência serão grandemente melhoradas. O atual nano pó de CeO2 tem as vantagens de alta atividade, baixo preço e longa vida útil no purificador de escapamento de automóveis, e tem substituído a maior parte dos metais preciosos, com um consumo anual de milhares de toneladas.?
6. Absorvedor ultravioleta de terras raras:Nano CeO2o pó tem forte absorção de raios ultravioleta e é usado em cosméticos de proteção solar, fibras de proteção solar, vidros de automóveis, etc.?
7. Polimento de precisão de terras raras: CeO2 tem um bom efeito de polimento em vidro e outros materiais. Nano CeO2 possui alta precisão de polimento e tem sido utilizado em displays de cristal líquido, pastilhas de silício, armazenamento de vidro, etc. Em suma, a aplicação de nanomateriais de terras raras apenas começou e está concentrada no campo de novos materiais de alta tecnologia, com alta valor agregado, ampla gama de aplicações, enorme potencial e perspectivas comerciais muito promissoras.?
2. Tecnologia de preparação
Atualmente, tanto a produção como a aplicação de nanomateriais têm atraído a atenção de vários países. A nanotecnologia da China continua a progredir, e a produção industrial ou produção experimental foi realizada com sucesso em SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 e outros materiais em pó em nanoescala. No entanto, o atual processo de produção e os elevados custos de produção são o seu ponto fraco fatal, o que afetará a aplicação generalizada de nanomateriais. Portanto, a melhoria contínua é necessária.?
Devido à estrutura eletrônica especial e ao grande raio atômico dos elementos de terras raras, suas propriedades químicas são muito diferentes de outros elementos. Portanto, o método de preparação e a tecnologia de pós-tratamento dos nanoóxidos de terras raras também são diferentes de outros elementos. Os principais métodos de pesquisa incluem:?
1. Método de precipitação: incluindo precipitação com ácido oxálico, precipitação de carbonato, precipitação de hidróxido, precipitação homogênea, precipitação de complexação, etc. A maior característica deste método é que a solução nuclea rapidamente, é fácil de controlar, o equipamento é simples e pode produzir produtos de alta pureza. Mas é difícil filtrar e fácil agregar?
2. Método hidrotérmico: Acelere e fortaleça a reação de hidrólise de íons sob condições de alta temperatura e pressão e forme núcleos nanocristalinos dispersos. Este método pode obter pós nanométricos com dispersão uniforme e distribuição estreita de tamanho de partícula, mas requer equipamentos de alta temperatura e alta pressão, que são caros e inseguros para operar.
3. Método do gel: É um método importante para a preparação de materiais inorgânicos e desempenha um papel significativo na síntese inorgânica. A baixa temperatura, compostos organometálicos ou complexos orgânicos podem formar sol através de polimerização ou hidrólise e formar gel sob certas condições. O tratamento térmico adicional pode produzir macarrão de arroz ultrafino com maior superfície específica e melhor dispersão. Este método pode ser realizado em condições amenas, resultando em um pó com maior área superficial e melhor dispersibilidade. Porém, o tempo de reação é longo e leva vários dias para ser concluído, dificultando o atendimento às exigências da industrialização?
4. Método de fase sólida: a decomposição em alta temperatura é realizada através de composto sólido ou reação intermediária em meio seco. Por exemplo, nitrato de terras raras e ácido oxálico são misturados por moagem de bolas em fase sólida para formar um intermediário de oxalato de terras raras, que é então decomposto em alta temperatura para obter pó ultrafino. Este método possui alta eficiência de reação, equipamento simples e fácil operação, mas o pó resultante possui morfologia irregular e baixa uniformidade.?
Estes métodos não são únicos e podem não ser totalmente aplicáveis à industrialização. Existem muitos métodos de preparação, como método de microemulsão orgânica, alcoólise, etc.?
3. Progresso no desenvolvimento industrial
A produção industrial muitas vezes não adota um único método, mas sim aproveita os pontos fortes e complementa os pontos fracos, e combina vários métodos para alcançar produtos de alta qualidade, baixo custo e processos seguros e eficientes necessários para a comercialização. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. fez recentemente progresso industrial no desenvolvimento de nanomateriais de terras raras. Após muitos métodos de exploração e inúmeros testes, foi encontrado um método mais adequado para a produção industrial - o método do gel de micro-ondas. A maior vantagem desta tecnologia é que: a reação original do gel de 10 dias é reduzida para 1 dia, de modo que a eficiência da produção é aumentada em 10 vezes, o custo é bastante reduzido e a qualidade do produto é boa, a área de superfície é grande , a reação do teste do usuário é boa, o preço é 30% inferior ao dos produtos americanos e japoneses, que são muito competitivos internacionalmente, alcançando o nível avançado internacional.?
Recentemente, experimentos industriais foram conduzidos utilizando o método de precipitação, utilizando principalmente água de amônia e carbonato de amônia para precipitação, e utilizando solventes orgânicos para desidratação e tratamento de superfície. Este método tem um processo simples e de baixo custo, mas a qualidade do produto é ruim, e ainda existem algumas aglomerações que precisam de mais melhorias e melhorias.?
A China é um país importante em recursos de terras raras. O desenvolvimento e a aplicação de nanomateriais de terras raras abriram novos caminhos para a utilização eficaz dos recursos de terras raras, expandiram o âmbito das aplicações de terras raras, promoveram o desenvolvimento de novos materiais funcionais, aumentaram a exportação de produtos de elevado valor acrescentado e melhoraram a produção estrangeira. capacidades de ganhos em troca. Isto tem um significado prático importante para transformar vantagens de recursos em vantagens económicas.
Horário da postagem: 27 de junho de 2023