Рідкоземельні елементисамі мають багату електронну структуру та виявляють багато оптичних, електричних і магнітних властивостей. Після рідкоземельних наноматеріалізацій він демонструє багато характеристик, таких як ефект малого розміру, високий питомий ефект поверхні, квантовий ефект, надзвичайно сильні оптичні, електричні, магнітні властивості, надпровідність, висока хімічна активність тощо, що може значно покращити продуктивність і функції матеріалів і розробити багато нових матеріалів. Він відіграватиме важливу роль у галузях високих технологій, таких як оптичні матеріали, світловипромінювальні матеріали, кристалічні матеріали, магнітні матеріали, акумуляторні матеріали, електрокераміка, інженерна кераміка, каталізатори тощо?
1、 Поточні розробки та галузі застосування
1. Рідкоземельний люмінесцентний матеріал: рідкоземельний нанофлуоресцентний порошок (порошок для кольорових телевізорів, порошок для ламп) із покращеною світловою ефективністю значно зменшить кількість рідкоземельних матеріалів, що використовуються. В основному використовуючиY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Нові матеріали-кандидати для кольорового телебачення високої чіткості.?
2. Нанонадпровідні матеріали: надпровідники YBCO, отримані з використанням Y2O3, особливо тонкоплівкові матеріали, мають стабільну продуктивність, високу міцність, легку обробку, близькі до практичної стадії та широкі перспективи.?
3. Рідкоземельні наномагнітні матеріали: використовуються для магнітної пам’яті, магнітної рідини, гігантського магнітоопору тощо, що значно покращує продуктивність, робить пристрої високопродуктивними та мініатюрними. Наприклад, оксидні гігантські магнітоопірні мішені (REMnO3 та ін.).?
4. Високоефективна рідкоземельна кераміка: електрокераміка (електронні датчики, матеріали PTC, мікрохвильові матеріали, конденсатори, термістори тощо), виготовлені з надтонким або нанометровим Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 тощо, чиї електричні властивості, теплові властивості властивості та стабільність були значно покращені, є важливим аспектом модернізації електроніки матеріалів. Кераміка, спечена при нижчих температурах, така як нано Y2O3 і ZrO2, має високу міцність і в’язкість і використовується в зносостійких пристроях, таких як підшипники та ріжучі інструменти; Продуктивність багатошарових конденсаторів і мікрохвильових пристроїв, виготовлених з нано Nd2O3, Sm2O3 тощо, значно покращилася.?
5. Рідкоземельні нанокаталізатори: у багатьох хімічних реакціях використовуються рідкоземельні каталізатори. Якщо використовувати рідкоземельні нанокаталізатори, їх каталітична активність і ефективність будуть значно покращені. Поточний нанопорошок CeO2 має такі переваги, як висока активність, низька ціна та тривалий термін служби в очищувачі вихлопних газів автомобіля, і замінив більшість дорогоцінних металів із річним споживанням тисяч тонн.?
6. Рідкоземельний ультрафіолетовий поглинач:Нано CeO2порошок має сильне поглинання ультрафіолетових променів і використовується в сонцезахисній косметиці, сонцезахисних волокнах, автомобільному склі тощо?
7. Точне полірування рідкоземельних елементів: CeO2 добре полірує скло та інші матеріали. Nano CeO2 має високу точність полірування та використовується в рідкокристалічних дисплеях, кремнієвих пластинах, скляних накопичувачах тощо. Коротше кажучи, застосування рідкоземельних наноматеріалів тільки почалося та зосереджено в галузі нових високотехнологічних матеріалів із високою міцністю. додаткова вартість, широкий діапазон застосування, величезний потенціал і дуже перспективні комерційні перспективи.?
2、 Технологія приготування
В даний час як виробництво, так і застосування наноматеріалів привертають увагу з різних країн. Нанотехнології Китаю продовжують прогресувати, і промислове або пробне виробництво успішно здійснюється нанорозмірними SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 та іншими порошковими матеріалами. Однак поточний процес виробництва та висока вартість виробництва є його фатальною слабкістю, яка вплине на широке застосування наноматеріалів. Тому необхідно постійне вдосконалення.?
Завдяки особливій електронній структурі та великому атомному радіусу рідкоземельних елементів їхні хімічні властивості дуже відрізняються від інших елементів. Тому спосіб отримання та технологія подальшої обробки рідкоземельних нанооксидів також відрізняються від інших елементів. До основних методів дослідження відносяться:?
1. Метод осадження: включаючи осадження щавлевою кислотою, осадження карбонатом, осадження гідроксидом, гомогенне осадження, осадження комплексоутворення тощо. Найбільшою особливістю цього методу є те, що розчин швидко утворюється, його легко контролювати, обладнання просте та може виробляти продукти високої чистоти. Але його важко відфільтрувати і легко агрегувати?
2. Гідротермальний метод: прискорення та посилення реакції гідролізу іонів за умов високої температури та тиску та формування диспергованих нанокристалічних ядер. Цей метод дозволяє отримувати нанометрові порошки з рівномірною дисперсією та вузьким розподілом частинок за розміром, але він вимагає обладнання для високої температури та високого тиску, яке є дорогим і небезпечним у експлуатації.?
3. гелевий метод: це важливий метод для отримання неорганічних матеріалів і відіграє значну роль у неорганічному синтезі. При низькій температурі металоорганічні сполуки або органічні комплекси можуть утворювати золь шляхом полімеризації або гідролізу та утворювати гель за певних умов. Подальша термічна обробка може виробляти ультратонку рисову локшину з більшою питомою поверхнею та кращою дисперсією. Цей метод можна проводити в м’яких умовах, що призводить до отримання порошку з більшою площею поверхні та кращою здатністю до диспергування. Однак час реакції тривалий і займає кілька днів, що ускладнює виконання вимог індустріалізації?
4. Твердофазний метод: високотемпературне розкладання здійснюється за допомогою твердої сполуки або проміжної реакції сухого середовища. Наприклад, рідкоземельний нітрат і щавлеву кислоту змішують за допомогою твердофазного кульового помелу з утворенням проміжного продукту рідкоземельного оксалату, який потім розкладається при високій температурі з отриманням ультратонкого порошку. Цей метод має високу ефективність реакції, просте обладнання та легкість в експлуатації, але отриманий порошок має неправильну морфологію та погану однорідність.
Ці методи не є унікальними і можуть бути не повністю застосовними до індустріалізації. Існує багато методів приготування, таких як метод органічних мікроемульсій, алкоголіз тощо?
3、 Прогрес у промисловому розвитку
У промисловому виробництві часто не використовується єдиний метод, а скоріше спирається на сильні сторони та доповнює слабкі сторони та поєднує декілька методів для досягнення високої якості продукту, низької вартості та безпечного та ефективного процесу, необхідного для комерціалізації. Компанія Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. нещодавно досягла промислового прогресу в розробці рідкоземельних наноматеріалів. Після багатьох методів дослідження та незліченних випробувань був знайдений метод, який більше підходить для промислового виробництва - метод мікрохвильового гелю. Найбільшою перевагою цієї технології є те, що: вихідна 10-денна реакція гелю скорочується до 1 дня, завдяки чому ефективність виробництва збільшується в 10 разів, вартість значно знижується, а якість продукту хороша, площа поверхні велика. , реакція користувачів на випробування хороша, ціна на 30% нижча, ніж у американських і японських продуктів, яка є дуже конкурентоспроможною на міжнародному рівні, досягти міжнародного передового рівня.?
Останнім часом були проведені промислові експерименти з використанням методу осадження, в основному з використанням аміачної води та карбонату аміаку для осадження, а також з використанням органічних розчинників для зневоднення та обробки поверхні. Цей метод має простий процес і низьку вартість, але якість продукту низька, і все ще є деякі агломерації, які потребують подальшого вдосконалення та вдосконалення.?
Китай є великою країною з ресурсами рідкоземельних елементів. Розробка та застосування рідкоземельних наноматеріалів відкрили нові шляхи ефективного використання рідкоземельних ресурсів, розширили сферу застосування рідкоземельних матеріалів, сприяли розробці нових функціональних матеріалів, збільшили експорт продукції з високою доданою вартістю та покращили іноземні можливість заробітку на біржі. Це має важливе практичне значення для перетворення ресурсних переваг на економічні.
Час публікації: 27 червня 2023 р