Nguyên tố đất hiếmchúng có cấu trúc điện tử phong phú và thể hiện nhiều tính chất quang, điện và từ. Sau khi vật liệu hóa nano đất hiếm, nó thể hiện nhiều đặc điểm, như hiệu ứng kích thước nhỏ, hiệu ứng bề mặt riêng cao, hiệu ứng lượng tử, tính chất quang, điện, từ cực mạnh, siêu dẫn, hoạt động hóa học cao, v.v., có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và chức năng nguyên liệu và phát triển nhiều loại vật liệu mới. Nó sẽ đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ cao như vật liệu quang học, vật liệu phát sáng, vật liệu tinh thể, vật liệu từ tính, vật liệu pin, Gốm điện tử, gốm kỹ thuật, chất xúc tác, v.v.?
1, Lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng phát triển hiện nay
1. Vật liệu phát quang đất hiếm: Bột huỳnh quang nano đất hiếm (bột TV màu, bột đèn), với hiệu suất phát sáng được cải thiện sẽ làm giảm đáng kể lượng đất hiếm sử dụng. Chủ yếu sử dụngY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. Ứng cử viên Vật liệu mới cho Truyền hình Màu Độ phân giải Cao.?
2. Vật liệu siêu dẫn nano: Chất siêu dẫn YBCO được điều chế bằng Y2O3, đặc biệt là vật liệu màng mỏng, có tính năng ổn định, độ bền cao, dễ gia công, gần với giai đoạn thực tế và có triển vọng rộng.?
3. Vật liệu từ tính nano đất hiếm: dùng làm bộ nhớ từ, chất lỏng từ tính, từ điện trở khổng lồ, v.v., cải thiện đáng kể hiệu suất, giúp các thiết bị có hiệu suất cao và thu nhỏ. Ví dụ, các mục tiêu từ điện trở khổng lồ oxit (REMnO3, v.v.).?
4. Gốm hiệu suất cao đất hiếm: Gốm điện tử (cảm biến điện tử, vật liệu PTC, vật liệu vi sóng, tụ điện, nhiệt điện trở, v.v.) được chế tạo bằng Y2O3 siêu mịn hoặc nanomet Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, v.v., có tính chất điện, nhiệt tính chất và độ ổn định đã được cải thiện rất nhiều, là một khía cạnh quan trọng của việc nâng cấp vật liệu điện tử. Gốm sứ thiêu kết ở nhiệt độ thấp hơn, chẳng hạn như nano Y2O3 và ZrO2, có độ bền và độ dẻo dai cao, được sử dụng trong các thiết bị chịu mài mòn như vòng bi và dụng cụ cắt; Hiệu suất của tụ điện nhiều lớp và thiết bị vi sóng làm bằng nano Nd2O3, Sm2O3, v.v. đã được cải thiện rất nhiều.?
5. Chất xúc tác nano đất hiếm: Trong nhiều phản ứng hóa học người ta sử dụng chất xúc tác đất hiếm. Nếu sử dụng chất xúc tác nano đất hiếm, hoạt tính và hiệu quả xúc tác của chúng sẽ được cải thiện rất nhiều. Bột nano CeO2 hiện nay có ưu điểm là hoạt tính cao, giá thành rẻ và tuổi thọ cao trong máy lọc khí thải ô tô, đồng thời đã thay thế hầu hết các kim loại quý với lượng tiêu thụ hàng nghìn tấn hàng năm.?
6. Chất hấp thụ tia cực tím đất hiếm:Nano CeO2Bột có khả năng hấp thụ tia cực tím mạnh, được sử dụng trong mỹ phẩm chống nắng, sợi chống nắng, kính ô tô, v.v.?
7. Đánh bóng chính xác đất hiếm: CeO2 có tác dụng đánh bóng tốt trên kính và các vật liệu khác. Nano CeO2 có độ chính xác đánh bóng cao và đã được sử dụng trong màn hình tinh thể lỏng, tấm silicon, hộp đựng thủy tinh, v.v. Tóm lại, việc ứng dụng vật liệu nano đất hiếm mới bắt đầu và tập trung vào lĩnh vực vật liệu mới công nghệ cao, có hiệu suất cao. giá trị gia tăng, phạm vi ứng dụng rộng, tiềm năng to lớn và triển vọng thương mại rất hứa hẹn.?
2, Công nghệ bào chế
Hiện nay, cả việc sản xuất và ứng dụng vật liệu nano đều thu hút được sự quan tâm của nhiều quốc gia. Công nghệ nano của Trung Quốc tiếp tục đạt được tiến bộ và sản xuất công nghiệp hoặc sản xuất thử nghiệm đã được thực hiện thành công ở quy mô nano SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 và các vật liệu bột khác. Tuy nhiên, quy trình sản xuất hiện tại và chi phí sản xuất cao là điểm yếu chí mạng của nó, sẽ ảnh hưởng đến việc ứng dụng rộng rãi vật liệu nano. Vì vậy, việc cải tiến liên tục là cần thiết.?
Do cấu trúc điện tử đặc biệt và bán kính nguyên tử lớn của các nguyên tố đất hiếm nên tính chất hóa học của chúng rất khác so với các nguyên tố khác. Vì vậy, phương pháp điều chế và công nghệ sau xử lý nano oxit đất hiếm cũng khác với các nguyên tố khác. Các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm:?
1. Phương pháp kết tủa: bao gồm kết tủa axit oxalic, kết tủa cacbonat, kết tủa hydroxit, kết tủa đồng nhất, kết tủa tạo phức, v.v. Đặc điểm lớn nhất của phương pháp này là dung dịch tạo mầm nhanh, dễ kiểm soát, thiết bị đơn giản và có thể tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết cao. Nhưng khó lọc và dễ tổng hợp?
2. Phương pháp thủy nhiệt: Đẩy nhanh và tăng cường phản ứng thủy phân các ion trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, hình thành các hạt nhân tinh thể nano phân tán. Phương pháp này có thể thu được bột nanomet với độ phân tán đồng đều và phân bố kích thước hạt hẹp, nhưng nó đòi hỏi thiết bị có nhiệt độ và áp suất cao, vận hành tốn kém và không an toàn.?
3. Phương pháp gel: Đây là phương pháp quan trọng để điều chế các vật liệu vô cơ và đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp vô cơ. Ở nhiệt độ thấp, các hợp chất hữu cơ kim loại hoặc phức hợp hữu cơ có thể tạo thành sol thông qua quá trình trùng hợp hoặc thủy phân và tạo thành gel trong những điều kiện nhất định. Xử lý nhiệt tiếp theo có thể tạo ra mì gạo siêu mịn với bề mặt riêng lớn hơn và độ phân tán tốt hơn. Phương pháp này có thể được thực hiện trong điều kiện ôn hòa, tạo ra bột có diện tích bề mặt lớn hơn và độ phân tán tốt hơn. Tuy nhiên, thời gian phản ứng kéo dài, mất vài ngày mới hoàn thành, gây khó khăn cho việc đáp ứng yêu cầu của công nghiệp hóa?
4. Phương pháp pha rắn: quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao được thực hiện thông qua hợp chất rắn hoặc phản ứng môi trường khô trung gian. Ví dụ, nitrat đất hiếm và axit oxalic được trộn bằng phương pháp nghiền bi pha rắn để tạo thành chất trung gian của đất hiếm Oxalate, sau đó bị phân hủy ở nhiệt độ cao để thu được bột siêu mịn. Phương pháp này có hiệu suất phản ứng cao, thiết bị đơn giản, vận hành dễ dàng nhưng bột thu được có hình thái không đều và độ đồng đều kém.?
Những phương pháp này không phải là duy nhất và có thể không thể áp dụng đầy đủ cho công nghiệp hóa. Có nhiều phương pháp bào chế như phương pháp vi nhũ hữu cơ, phương pháp cồn phân, v.v.?
3, Tiến độ phát triển công nghiệp
Sản xuất công nghiệp thường không áp dụng một phương pháp duy nhất mà phát huy điểm mạnh và điểm yếu, đồng thời kết hợp nhiều phương pháp để đạt được chất lượng sản phẩm cao, chi phí thấp, quy trình an toàn và hiệu quả cần thiết cho thương mại hóa. Công ty TNHH Công nghệ Hóa chất Huệ Châu Ruier Quảng Đông gần đây đã đạt được tiến bộ công nghiệp trong việc phát triển vật liệu nano đất hiếm. Sau nhiều phương pháp thăm dò và vô số thử nghiệm, một phương pháp phù hợp hơn cho sản xuất công nghiệp - phương pháp gel vi sóng đã được tìm ra. Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này là: phản ứng gel ban đầu 10 ngày rút ngắn xuống còn 1 ngày, nhờ đó hiệu quả sản xuất tăng gấp 10 lần, chi phí giảm đáng kể, chất lượng sản phẩm tốt, diện tích bề mặt lớn. , Phản ứng dùng thử của người dùng tốt, giá thấp hơn 30% so với sản phẩm của Mỹ và Nhật Bản, có tính cạnh tranh quốc tế rất cao, Đạt trình độ tiên tiến quốc tế.?
Gần đây, các thí nghiệm công nghiệp đã được tiến hành bằng phương pháp kết tủa, chủ yếu sử dụng nước amoniac và amoniac cacbonat để kết tủa và sử dụng dung môi hữu cơ để khử nước và xử lý bề mặt. Phương pháp này có quy trình đơn giản, chi phí thấp nhưng chất lượng sản phẩm kém, vẫn còn một số khối kết tụ cần cải tiến và cải thiện thêm.?
Trung Quốc là nước lớn về tài nguyên đất hiếm. Sự phát triển và ứng dụng vật liệu nano đất hiếm đã mở ra những con đường mới để sử dụng hiệu quả tài nguyên đất hiếm, mở rộng phạm vi ứng dụng đất hiếm, thúc đẩy phát triển vật liệu chức năng mới, tăng cường xuất khẩu các sản phẩm có giá trị gia tăng cao và cải thiện hoạt động xuất khẩu. trao đổi khả năng kiếm tiền. Điều này có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc biến lợi thế về tài nguyên thành lợi thế về kinh tế.
Thời gian đăng: 27-06-2023