Redki zemeljski nanomateriali Redki zemeljski elementi imajo edinstveno elektronsko strukturo 4F pod plastjo, velik atomski magnetni moment, močno sklopko vrtenja orbite in druge značilnosti, kar ima za posledico zelo bogate optične, električne, magnetne in druge lastnosti. So nepogrešljivi strateški materiali za države po svetu, da preoblikujejo tradicionalne panoge in razvijejo visokotehnološke in so znane kot "zakladnica novih materialov".
Poleg uporabe na tradicionalnih področjih, kot so metalurška stroja, petrokemikalije, steklena keramika in lahki tekstil,redke zemeljso tudi ključni podporni materiali na nastajajočih poljih, kot so čista energija, velika vozila, nova energetska vozila, polprevodniška razsvetljava in novi prikazi, tesno povezani s človeškim življenjem.
Po desetletjih razvoja se je osredotočenost redkih raziskav, povezanih z zemljo, ustrezno preusmerila od taljenja in ločevanja posameznih redkih zemelj na visokotehnološke uporabe redkih Zemlje v magnetizmu, optiki, električni energiji, shranjevanju energije, katalizi, biomedicini in drugih poljih. Po eni strani je v materialnem sistemu večji trend k redkim zemeljskim kompozitnim materialom; Po drugi strani je bolj osredotočen na nizko dimenzijske funkcionalne kristalne materiale v smislu morfologije. Zlasti pri razvoju sodobne nanoznanosti, ki združuje učinke majhne velikosti, kvantne učinke, površinske učinke in vmesnike nanomaterialov z edinstvenimi značilnostmi strukture elektronskih slojev redkih zemeljskih elementov, redki zemeljski nanomateriali kažejo številne nove lastnosti, ki se razlikujejo od tradicionalnih materialov, kar maksimirajo odlično učinkovitost materialov.
Trenutno obstajajo predvsem naslednji zelo obetavni redki zemeljski nanomateriali, in sicer redki zemeljski nano svetilni materiali, redki zemeljski nano katalitični materiali, redki zemeljski nano magnetni materiali,Nano Cerium oksidUltravijolični zaščitni materiali in drugi nano funkcionalni materiali.
Št. 1Redki zemeljski nano svetilni materiali
01. Redki zemeljski organsko-anorganski hibridni luminescentni nanomateriali
Kompozitni materiali združujejo različne funkcionalne enote na molekularni ravni, da dosežejo dopolnilne in optimizirane funkcije. Organski anorganski hibridni material ima funkcije organskih in anorganskih komponent, kar kaže na dobro mehansko stabilnost, prilagodljivost, toplotno stabilnost in odlično obdelavo.
Redka zemljaKompleksi imajo številne prednosti, kot so visoka barvna čistost, dolga življenjska doba vzbujenega stanja, visok kvantni donos in bogate linije emisijskih spektra. Široko se uporabljajo na številnih poljih, kot so prikaz, amplifikacija optičnega valovoda, laserji v trdnem stanju, biomarker in anti-receptor. Vendar pa nizka fototermalna stabilnost in slaba obdelovalnost redkih zemeljskih kompleksov resno ovirata njihovo uporabo in napredovanje. Združevanje redkih zemeljskih kompleksov z anorganskimi matricami z dobrimi mehanskimi lastnostmi in stabilnostjo je učinkovit način za izboljšanje luminiscentnih lastnosti redkih zemeljskih kompleksov.
Od razvoja redkega zemeljskega organskega anorganskega hibridnega materiala njihovi razvojni trendi kažejo naslednje značilnosti:
① Hibridni material, pridobljen z metodo kemične dopinga, ima stabilne aktivne komponente, visoko količino dopinga in enakomerno porazdelitev komponent;
② Preoblikovanje iz posameznih funkcionalnih materialov v večnamenske materiale, razvijanje večnamenskih materialov, da bi njihove aplikacije postale obsežnejše;
③ Matrica je raznolika, od predvsem silicijevja do različnih substratov, kot so titanov dioksid, organski polimeri, gline in ionske tekočine.
02. beli LED Redko zemeljski svetilnik
V primerjavi z obstoječimi tehnologijami razsvetljave imajo polprevodniški razsvetljavi izdelki, kot so svetlobne diode (LED), prednosti, kot so dolga življenjska doba, nizka poraba energije, visoka svetlobna učinkovitost, brez živega srebra, brez UV in stabilno delovanje. Po žarilnicah, fluorescentnih svetilkah in visoko trdnih plinskih svetilkah (HID) veljajo za "lahki vir četrte generacije".
Bela LED je sestavljena iz čipov, substratov, fosfor in voznikov. Redki zemeljski fluorescenčni prah igra ključno vlogo pri izvedbi belega LED. V zadnjih letih je bilo opravljenih veliko raziskovalnih del na fosforjih belih LED in dosežen je odličen napredek:
① Razvoj nove vrste fosforja, ki ga vzbujajo modri LED (460m), je izvedel raziskave dopinga in spreminjanja na YAO2CE (YAG: CE), ki se uporablja v modrih LED čipov za izboljšanje svetlobne učinkovitosti in barvnega upodabljanja;
② Razvoj novih fluorescentnih praškov, ki jih vzbujajo ultravijolična svetloba (400m) ali ultravijolična svetloba (360 mm), je sistematično preučeval sestavo, strukturo in spektralne značilnosti rdečih in zelenih fluorescentnih praškov, pa tudi različna razmerja treh fluorescentnih praškov, da dobimo belo barvo z različnimi LED;
③ Nadaljnje delo je bilo opravljeno o osnovnih znanstvenih vprašanjih v postopku priprave fluorescenčnega prahu, kot je vpliv postopka priprave na tok, da se zagotovi kakovost in stabilnost fluorescenčnega prahu.
Poleg tega White Light LED v glavnem sprejema mešan postopek embalaže fluorescenčnega prahu in silikona. Zaradi slabe toplotne prevodnosti fluorescenčnega prahu se bo naprava zaradi dolgotrajnega delovnega časa segrevala, kar bo vodilo do staranja silikona in skrajšanja življenjske dobe naprave. Ta problem je še posebej resen pri beli luči z veliko močjo. Oddaljena embalaža je eden od načinov za reševanje te težave s pritrditvijo fluorescentnega prahu na substrat in ločevanje od modrega LED svetlobnega vira, s čimer se zmanjša vpliv toplote, ki jo ustvari čip na svetlobno delovanje fluorescenčnega praška. Če ima redka fluorescentna keramika Zemlje značilnosti visoke toplotne prevodnosti, visoke korozijske odpornosti, visoke stabilnosti in odlične optične izhodne zmogljivosti, lahko bolje izpolnijo zahteve uporabe bele LED z visoko močjo z visoko energijsko gostoto. Mikro nano v prahu z visoko sintrano aktivnostjo in visoko disperzijo so postali pomemben pogoj za pripravo visoko preglednosti redke zemeljske optične funkcionalne keramike z visoko optično izhodno zmogljivostjo.
03.Rare Zemlja Upconversion Luminescent Nanomaterials
Luminescence UpConversion je posebna vrsta procesa luminescence, za katerega je značilna absorpcija več nizkoenergijskih fotonov z luminescentnimi materiali in nastajanje visokoenergijskih fotonskih emisij. V primerjavi s tradicionalnimi molekulami organskega barvila ali kvantnimi pikami imajo redka zemeljska luminescentna nanomateriala številne prednosti, kot so veliki premik proti stoki, ozki emisijski pas, dobra stabilnost, nizka strupenost, visoka deponska penetracija in nizka spontana fluorescenčna interferenca. Na biomedicinskem področju imajo široke možnosti uporabe.
V zadnjih letih so luminiscentni nanomateriali z redko zemeljsko pretvorbo dosegli pomemben napredek pri sintezi, površinski modifikaciji, površinski funkcionalizaciji in biomedicinskih aplikacijah. Ljudje izboljšujejo delovanje luminiscence materialov z optimizacijo njihove sestave, faznega stanja, velikosti itd. Na nanoskalnici in združevanjem strukture jedra/lupine, da se zmanjša center za gašenje luminescence, da se poveča verjetnost prehoda. S kemijsko spremembo vzpostavite tehnologije z dobro biokompatibilnostjo za zmanjšanje strupenosti in razvijte metode slikanja za luminescentne žive celice in in vivo; Razviti učinkovite in varne metode biološke spajanja, ki temeljijo na potrebah različnih aplikacij (imunske detekcijske celice, in vivo fluorescenčno slikanje, fotodinamično terapijo, fototermalno terapijo, zdravila, ki jih nadzorujejo fotografije itd.).
Ta študija ima ogromno uporabe in gospodarske koristi in ima pomemben znanstveni pomen za razvoj nanomedicine, spodbujanje zdravja ljudi in družbenega napredka.
Št. 2 redki zemeljski nano magnetni materiali
Redki zemeljski stalni magnetni materiali so doživeli tri razvojne faze: SMCO5, SM2CO7 in ND2FE14B. Kot hitro gašeni magnetni prah NDFEB za vezane trajne magnetne materiale se velikost zrn giblje od 20 nm do 50 nm, zaradi česar je tipičen nanokristalni redek zemeljski trajni magnetni material.
Redki zemeljski nanomagnetni materiali imajo značilnosti majhne velikosti, strukture posamezne domene in visoko prisilnosti. Uporaba materialov za magnetno snemanje lahko izboljša razmerje med signalom in šumom in kakovost slike. Zaradi majhnosti in velike zanesljivosti je njegova uporaba v mikro motornih sistemih pomembna smer za razvoj nove generacije letalskih, vesoljskih in morskih motorjev. Pri magnetnem pomnilniku, magnetni tekočini, velikanskih magnetnih upornih materialih se lahko zmogljivosti močno izboljša, zaradi česar so naprave postale visoko zmogljive in miniaturne.
Št. 3Redka zemeljska nanoKatalitični materiali
Redki zemeljski katalitični materiali vključujejo skoraj vse katalitične reakcije. Zaradi površinskih učinkov, volumskih učinkov in učinkov kvantne velikosti je redka nanotehnologija zemlja vse bolj pritegnila pozornost. V mnogih kemičnih reakcijah se uporabljajo redki zemeljski katalizatorji. Če se uporabljajo redki zemeljski nanokatalizatorji, se bosta katalitična aktivnost in učinkovitost močno izboljšala.
Redki zemeljski nanokatalizatorji se običajno uporabljajo pri naftnem katalitičnem razpoku in čiščenju avtomobilskih izpušnih plinov. Najpogosteje uporabljeni redki zemeljski nanokatalitični materialiCEO2inLa2o3, ki jih lahko uporabljamo kot katalizatorji in promotorji, pa tudi nosilci katalizatorja.
Št.4Nano Cerium oksidUltravijolični material za zaščito
Nano cerijev oksid je znan kot ultravijolično izolacijsko sredstvo tretje generacije, z dobrim izolacijskim učinkom in visoko prepustnostjo. V kozmetiki je treba kot UV izolirajoče sredstvo uporabiti nizko katalitično aktivnost. Zato je tržna pozornost in prepoznavanje ultravijoličnih materialov, ki se nano cerium oksida oksida, visoka. Nenehno izboljševanje integracije integriranega vezja zahteva nove materiale za integrirane procese izdelave čipov. Novi materiali imajo večje zahteve za poliranje tekočin, polprevodniške redke tekočine za poliranje zemelj pa morajo izpolniti to zahtevo, s hitrejšo hitrostjo poliranja in manj polirajočega volumna. Nano Redki materiali za poliranje Zemlje imajo širok trg.
Pomembno povečanje lastništva avtomobilov je povzročilo resno onesnaževanje zraka, namestitev katalizatorjev čiščenja izpušnih plinov pa je najučinkovitejši način za nadzor onesnaževanja izpušnih plinov. Nano Cerium cirkonijevi kompozitni oksidi igrajo pomembno vlogo pri izboljšanju kakovosti čiščenja repnega plina.
Št. 5 Drugi nano funkcionalni materiali
01. Redki zemeljski nano keramični materiali
Nano keramični prah lahko znatno zmanjša temperaturo sintranja, ki je 200 ℃ ~ 300 ℃ nižja od temperature ne nano keramičnega prahu z isto sestavo. Če dodate nano CEO2 v keramiko, lahko zmanjša temperaturo sintranja, zavira rast rešetk in izboljša gostoto keramike. Dodajanje redkih zemeljskih elementov, kot jeY2o3, CEO2, or La2o3 to Zro2lahko prepreči visokotemperaturno fazno transformacijo in krčenje ZrO2 ter pridobijo sceromirane konstrukcijske materiale s fazno transformacijo Zro2.
Elektronska keramika (elektronski senzorji, PTC materiali, mikrovalovni materiali, kondenzatorji, termistorji itd.) Pripravljena z ultrafini ali nanoskalnimi CEO2, Y2O3,ND2O3, SM2O3, itd. imajo izboljšane električne, toplotne in stabilnosti.
Dodajanje redkih fotokatalitičnih kompozitnih materialov, ki so aktivirani z zemljo, v formulo glazure lahko pripravijo redko zemeljsko antibakterijsko keramiko.
02.Rare Earth Nano Tanki filmski materiali
Z razvojem znanosti in tehnologije potrebe po zmogljivosti za izdelke postajajo vse bolj stroge, kar zahteva ultra-fino, ultra tanko, ultra visoko gostoto in izdelka za ultra polnjenje izdelkov. Trenutno so razvite tri glavne kategorije redkih zemeljskih nano filmov: redki zemeljski kompleks nano filmi, redki zemeljski oksidni nano filmi in redki filmi o nano zlitinah. Redki filmi o nano zemlji igrajo tudi pomembne vloge v informacijski industriji, katalizi, energiji, prevozu in življenjski medicini.
Zaključek
Kitajska je glavna država v redkih zemeljskih virih. Razvoj in uporaba redkih zemeljskih nanomaterialov je nov način za učinkovito uporabo redkih zemeljskih virov. Da bi razširili obseg uporabe redke zemlje in spodbudili razvoj novih funkcionalnih materialov, je treba v teoriji materialov vzpostaviti nov teoretični sistem, da bi zadovoljili raziskovalne potrebe na nanoskali, da bi imeli redki nanomateriali za redke Zemlje boljše delovanje in omogočili pojav novih lastnosti in funkcij.
Čas objave: maj-29-2023