Редкоземельные элементысами по себе имеют богатую электронную структуру и проявляют множество оптических, электрических и магнитных свойств. После наноматериализации редкоземельных элементов он проявляет множество характеристик, таких как эффект небольшого размера, эффект высокой удельной поверхности, квантовый эффект, чрезвычайно сильные оптические, электрические, магнитные свойства, сверхпроводимость, высокая химическая активность и т. д., что может значительно улучшить производительность и функциональность. материалов и разработать множество новых материалов. Он будет играть важную роль в областях высоких технологий, таких как оптические материалы, светоизлучающие материалы, кристаллические материалы, магнитные материалы, аккумуляторные материалы, электрокерамика, инженерная керамика, катализаторы и т. д.?
1、 Текущие области исследований и приложений.
1. Редкоземельный люминесцентный материал: редкоземельный нанофлуоресцентный порошок (цветной телевизионный порошок, ламповый порошок) с улучшенной светоотдачей значительно снижает количество используемого редкоземельного элемента. В основном используяY2O3, Eu2O3, Tb4O7, СеО2, Gd2O3. Кандидат на новые материалы для цветного телевидения высокой четкости.?
2. Нано-сверхпроводящие материалы: сверхпроводники YBCO, приготовленные с использованием Y2O3, особенно тонкопленочные материалы, имеют стабильные характеристики, высокую прочность, простоту обработки, близки к практической стадии и широкие перспективы.
3. Редкоземельные наномагнитные материалы: используются для магнитной памяти, магнитной жидкости, гигантского магнитосопротивления и т. д., что значительно улучшает производительность, делает устройства высокопроизводительными и миниатюрными. Например, оксидные гигантские мишени магнитосопротивления (РЭМnO3 и т.п.).?
4. Редкоземельная высокопроизводительная керамика: электрокерамика (электронные датчики, материалы PTC, микроволновые материалы, конденсаторы, термисторы и т. д.), изготовленная из ультратонкого или нанометрового Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 и т. д., электрические свойства которой, термические свойства и стабильность были значительно улучшены, что является важным аспектом модернизации электронных материалов. Керамика, спеченная при более низких температурах, такая как нано-Y2O3 и ZrO2, обладает высокой прочностью и вязкостью и используется в износостойких устройствах, таких как подшипники и режущие инструменты; Значительно улучшены характеристики многослойных конденсаторов и СВЧ-устройств из нано Nd2O3, Sm2O3 и т. д.?
5. Редкоземельные нанокатализаторы. Во многих химических реакциях используются редкоземельные катализаторы. Если использовать редкоземельные нанокатализаторы, их каталитическая активность и эффективность будут значительно улучшены. Нынешний нанопорошок CeO2 обладает преимуществами высокой активности, низкой цены и длительного срока службы в очистителях автомобильных выхлопных газов и заменил большую часть драгоценных металлов с годовым потреблением тысяч тонн.
6. Редкоземельный поглотитель ультрафиолета:Нано СеО2порошок обладает сильным поглощением ультрафиолетовых лучей и используется в солнцезащитной косметике, солнцезащитных волокнах, автомобильных стеклах и т. д.?
7. Точная полировка редкоземельных металлов: CeO2 оказывает хорошее полирующее действие на стекло и другие материалы. Nano CeO2 обладает высокой точностью полировки и используется в жидкокристаллических дисплеях, кремниевых пластинах, стеклянных хранилищах и т. д. Короче говоря, применение редкоземельных наноматериалов только началось и концентрируется в области новых высокотехнологичных материалов с высокими добавленная стоимость, широкий спектр применения, огромный потенциал и очень многообещающие коммерческие перспективы.
2、 Технология приготовления
В настоящее время как производство, так и применение наноматериалов привлекают внимание разных стран. Китайские нанотехнологии продолжают развиваться, и успешно осуществляется промышленное или экспериментальное производство наноразмерных порошковых материалов SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 и других. Однако текущий производственный процесс и высокие производственные затраты являются его фатальной слабостью, которая повлияет на широкое применение наноматериалов. Поэтому необходимо постоянное совершенствование.
Благодаря особой электронной структуре и большому атомному радиусу редкоземельных элементов их химические свойства сильно отличаются от других элементов. Поэтому метод получения и технология последующей обработки нанооксидов редкоземельных элементов также отличаются от других элементов. К основным методам исследования относятся: ?
1. Метод осаждения: включая осаждение щавелевой кислотой, осаждение карбонатов, осаждение гидроксидов, гомогенное осаждение, осаждение комплексообразования и т. д. Самая большая особенность этого метода заключается в том, что раствор быстро зарождается, его легко контролировать, оборудование простое и может производить продукты высокой чистоты. Но это сложно фильтровать и легко агрегировать?
2. Гидротермальный метод: ускоряет и усиливает реакцию гидролиза ионов в условиях высокой температуры и давления и образует дисперсные нанокристаллические ядра. Этим методом можно получить нанометровые порошки с однородной дисперсией и узким гранулометрическим составом, но он требует оборудования, работающего при высоких температурах и высоком давлении, которое дорого и небезопасно в эксплуатации.
3. Гелевой метод: это важный метод получения неорганических материалов, играющий значительную роль в неорганическом синтезе. При низкой температуре металлоорганические соединения или органические комплексы могут образовывать золь в результате полимеризации или гидролиза, а при определенных условиях - образовывать гель. Дальнейшая термическая обработка позволяет получить ультратонкую рисовую лапшу с большей удельной поверхностью и лучшей дисперсией. Этот метод можно осуществлять в мягких условиях, в результате чего получается порошок с большей площадью поверхности и лучшей диспергируемостью. Однако время реакции велико и занимает несколько дней, что затрудняет выполнение требований индустриализации?
4. Твердофазный метод: высокотемпературное разложение осуществляется посредством реакции твердого соединения или промежуточной реакции в сухой среде. Например, нитрат редкоземельного элемента и щавелевую кислоту смешивают посредством твердофазной шаровой мельницы с образованием промежуточного продукта оксалата редкоземельного элемента, который затем разлагается при высокой температуре с получением ультратонкого порошка. Этот метод отличается высокой эффективностью реакции, простотой оборудования и простотой эксплуатации, но полученный порошок имеет неправильную морфологию и плохую однородность.
Эти методы не уникальны и не могут быть полностью применимы к индустриализации. Существует много методов получения, например, метод органических микроэмульсий, алкоголиз и т. д.?
3、 Прогресс в промышленном развитии
В промышленном производстве часто не используется какой-то один метод, а скорее используются сильные стороны и дополняются слабые, а также сочетаются несколько методов для достижения высокого качества продукции, низкой стоимости, а также безопасного и эффективного процесса, необходимого для коммерциализации. Компания Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. недавно добилась промышленного прогресса в разработке редкоземельных наноматериалов. После многих методов исследования и бесчисленных испытаний был найден метод, более подходящий для промышленного производства – метод микроволнового геля. Самым большим преимуществом этой технологии является то, что первоначальная 10-дневная реакция геля сокращается до 1 дня, в результате чего эффективность производства увеличивается в 10 раз, стоимость значительно снижается, качество продукции хорошее, площадь поверхности большая. , реакция пользователя на пробную версию хорошая, цена на 30% ниже, чем у американской и японской продукции, что очень конкурентоспособно на международном уровне, достигается международный продвинутый уровень.?
В последнее время проводятся промышленные эксперименты методом осаждения, преимущественно с использованием аммиачной воды и карбоната аммиака для осаждения, а также с использованием органических растворителей для обезвоживания и обработки поверхности. Этот метод имеет простой процесс и низкую стоимость, но качество продукции оставляет желать лучшего, и еще есть некоторые агломерации, которые нуждаются в дальнейшем усовершенствовании и совершенствовании.
Китай является крупнейшей страной по запасам редкоземельных элементов. Разработка и применение редкоземельных наноматериалов открыли новые возможности для эффективного использования редкоземельных ресурсов, расширили сферу применения редкоземельных элементов, способствовали разработке новых функциональных материалов, увеличили экспорт продукции с высокой добавленной стоимостью и улучшили внешний вид возможность заработка на бирже. Это имеет важное практическое значение для превращения ресурсных преимуществ в экономические преимущества.
Время публикации: 27 июня 2023 г.