Στοιχεία σπανίων γαιώνέχουν πλούσιες ηλεκτρονικές δομές και παρουσιάζουν πολλές οπτικές, ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες.Μετά την νανοϋλοποίηση σπανίων γαιών, παρουσιάζει πολλά χαρακτηριστικά, όπως εφέ μικρού μεγέθους, υψηλή ειδική επιφανειακή επίδραση, κβαντικό αποτέλεσμα, εξαιρετικά ισχυρές οπτικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές ιδιότητες, υπεραγωγιμότητα, υψηλή χημική δραστηριότητα κ.λπ., τα οποία μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση και τη λειτουργία υλικών και να αναπτύξουν πολλά νέα υλικά.Θα παίξει σημαντικό ρόλο σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως οπτικά υλικά, υλικά εκπομπής φωτός, κρυσταλλικά υλικά, μαγνητικά υλικά, υλικά μπαταριών, ηλεκτροκεραμικά, κεραμικά μηχανικής, καταλύτες κ.λπ.;
1, Τρέχοντα πεδία έρευνας ανάπτυξης και εφαρμογής
1. Φωτοβόλο υλικό σπανίων γαιών: Η νανοφθορισμού σκόνη σπανίων γαιών (σκόνη έγχρωμης τηλεόρασης, σκόνη λαμπτήρων), με βελτιωμένη φωτεινή απόδοση, θα μειώσει σημαντικά την ποσότητα σπάνιων γαιών που χρησιμοποιείται.Χρησιμοποιώντας κυρίωςΥ2Ο3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3.Υποψήφια νέα υλικά για έγχρωμη τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας.
2. Νανο-υπεραγώγιμα υλικά: Οι υπεραγωγοί YBCO που παρασκευάζονται με χρήση Y2O3, ειδικά υλικά λεπτής μεμβράνης, έχουν σταθερή απόδοση, υψηλή αντοχή, εύκολη επεξεργασία, κοντά στο πρακτικό στάδιο και ευρείες προοπτικές.;
3. Νανομαγνητικά υλικά σπάνιων γαιών: χρησιμοποιούνται για μαγνητική μνήμη, μαγνητικό ρευστό, γιγαντιαία μαγνητοαντίσταση κ.λπ., βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση, καθιστώντας τις συσκευές υψηλής απόδοσης και μικρογραφία.Για παράδειγμα, στόχοι μαγνητοαντίστασης γιγάντιων οξειδίων (REMnO3, κ.λπ.).
4. Κεραμικά υψηλής απόδοσης σπανίων γαιών: Ηλεκτροκεραμικά (ηλεκτρονικοί αισθητήρες, υλικά PTC, υλικά μικροκυμάτων, πυκνωτές, θερμίστορ κ.λπ.) παρασκευασμένα με εξαιρετικά λεπτά ή νανομέτρα Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 κ.λπ., των οποίων οι ηλεκτρικές ιδιότητες, θερμικές Οι ιδιότητες και η σταθερότητα έχουν βελτιωθεί σημαντικά, αποτελούν σημαντική πτυχή της αναβάθμισης ηλεκτρονικών υλικών.Τα κεραμικά που συντήκονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, όπως το νανο Y2O3 και το ZrO2, έχουν ισχυρή αντοχή και σκληρότητα και χρησιμοποιούνται σε συσκευές ανθεκτικές στη φθορά, όπως ρουλεμάν και εργαλεία κοπής.Η απόδοση των πολυστρωματικών πυκνωτών και συσκευών μικροκυμάτων από νανο Nd2O3, Sm2O3 κ.λπ. έχει βελτιωθεί σημαντικά.
5. Νανοκαταλύτες σπανίων γαιών: Σε πολλές χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται καταλύτες σπανίων γαιών.Εάν χρησιμοποιηθούν νανοκαταλύτες σπάνιων γαιών, η καταλυτική τους δραστηριότητα και η αποτελεσματικότητά τους θα βελτιωθούν σημαντικά.Η τρέχουσα νανοσκόνη CeO2 έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής δραστηριότητας, της χαμηλής τιμής και της μεγάλης διάρκειας ζωής στον καθαριστή εξάτμισης αυτοκινήτου και έχει αντικαταστήσει τα περισσότερα από τα πολύτιμα μέταλλα, με ετήσια κατανάλωση χιλιάδων τόνων.
6. Απορροφητής υπεριώδους ακτινοβολίας σπανίων γαιών:Nano CeO2Η σκόνη έχει ισχυρή απορρόφηση των υπεριωδών ακτίνων και χρησιμοποιείται σε αντηλιακά καλλυντικά, αντηλιακές ίνες, γυαλί αυτοκινήτου κ.λπ.;
7. Γυάλισμα ακριβείας σπάνιων γαιών: Το CeO2 έχει καλό γυαλιστικό αποτέλεσμα στο γυαλί και σε άλλα υλικά.Το Nano CeO2 έχει υψηλή ακρίβεια στίλβωσης και έχει χρησιμοποιηθεί σε οθόνες υγρών κρυστάλλων, γκοφρέτες πυριτίου, αποθήκευση γυαλιού κ.λπ. Εν ολίγοις, η εφαρμογή νανοϋλικών σπάνιων γαιών μόλις ξεκίνησε και επικεντρώνεται στον τομέα των νέων υλικών υψηλής τεχνολογίας, με υψηλή προστιθέμενη αξία, ευρύ φάσμα εφαρμογών, τεράστιες δυνατότητες και πολλά υποσχόμενες εμπορικές προοπτικές.
2, Τεχνολογία προετοιμασίας
Επί του παρόντος, τόσο η παραγωγή όσο και η εφαρμογή νανοϋλικών έχουν προσελκύσει την προσοχή από διάφορες χώρες.Η νανοτεχνολογία της Κίνας συνεχίζει να σημειώνει πρόοδο και η βιομηχανική παραγωγή ή η δοκιμαστική παραγωγή έχει πραγματοποιηθεί με επιτυχία σε νανοκλίμακας SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 και άλλα υλικά σε σκόνη.Ωστόσο, η τρέχουσα παραγωγική διαδικασία και το υψηλό κόστος παραγωγής είναι η μοιραία αδυναμία της, η οποία θα επηρεάσει την ευρεία εφαρμογή των νανοϋλικών.Επομένως, είναι απαραίτητη η συνεχής βελτίωση.
Λόγω της ειδικής ηλεκτρονικής δομής και της μεγάλης ατομικής ακτίνας των στοιχείων σπάνιων γαιών, οι χημικές τους ιδιότητες είναι πολύ διαφορετικές από άλλα στοιχεία.Ως εκ τούτου, η μέθοδος παρασκευής και η τεχνολογία μετεπεξεργασίας νανοοξειδίων σπάνιων γαιών διαφέρουν επίσης από άλλα στοιχεία.Οι κύριες μέθοδοι έρευνας περιλαμβάνουν:
1. Μέθοδος καθίζησης: συμπεριλαμβανομένης της κατακρήμνισης οξαλικού οξέος, της καθίζησης ανθρακικού, της καθίζησης υδροξειδίου, της ομοιογενούς κατακρήμνισης, της κατακρήμνισης συμπλοκοποίησης, κ.λπ. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό αυτής της μεθόδου είναι ότι το διάλυμα πυρηνώνεται γρήγορα, είναι εύκολο να ελεγχθεί, ο εξοπλισμός είναι απλός και μπορεί να παράγει προϊόντα υψηλής καθαρότητας.Αλλά είναι δύσκολο να φιλτράρει και εύκολο να συγκεντρωθεί;
2. Υδροθερμική μέθοδος: Επιτάχυνση και ενίσχυση της αντίδρασης υδρόλυσης ιόντων υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης και σχηματισμός διεσπαρμένων νανοκρυσταλλικών πυρήνων.Αυτή η μέθοδος μπορεί να αποκτήσει σκόνες νανομέτρων με ομοιόμορφη διασπορά και στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων, αλλά απαιτεί εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, ο οποίος είναι ακριβός και μη ασφαλής για λειτουργία.
3. Μέθοδος γέλης: Είναι μια σημαντική μέθοδος για την παρασκευή ανόργανων υλικών, και παίζει σημαντικό ρόλο στην ανόργανη σύνθεση.Σε χαμηλή θερμοκρασία, οργανομεταλλικές ενώσεις ή οργανικά σύμπλοκα μπορούν να σχηματίσουν κολλοειδές διάλυμα μέσω πολυμερισμού ή υδρόλυσης και να σχηματίσουν γέλη υπό ορισμένες συνθήκες.Περαιτέρω θερμική επεξεργασία μπορεί να παράγει εξαιρετικά λεπτά noodles ρυζιού με μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια και καλύτερη διασπορά.Αυτή η μέθοδος μπορεί να πραγματοποιηθεί κάτω από ήπιες συνθήκες, με αποτέλεσμα μια σκόνη με μεγαλύτερη επιφάνεια και καλύτερη διασπορά.Ωστόσο, ο χρόνος αντίδρασης είναι μεγάλος και διαρκεί αρκετές ημέρες για να ολοκληρωθεί, γεγονός που καθιστά δύσκολη την κάλυψη των απαιτήσεων της εκβιομηχάνισης;
4. Μέθοδος στερεάς φάσης: Η αποσύνθεση σε υψηλή θερμοκρασία πραγματοποιείται μέσω αντίδρασης στερεής ένωσης ή ενδιάμεσου ξηρού μέσου.Για παράδειγμα, το νιτρικό άλας σπανίων γαιών και το οξαλικό οξύ αναμιγνύονται με σφαιρική άλεση στερεάς φάσης για να σχηματιστεί ένα ενδιάμεσο οξαλικού άλατος σπανίων γαιών, το οποίο στη συνέχεια αποσυντίθεται σε υψηλή θερμοκρασία για να ληφθεί εξαιρετικά λεπτή σκόνη.Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή απόδοση αντίδρασης, απλό εξοπλισμό και εύκολη λειτουργία, αλλά η σκόνη που προκύπτει έχει ακανόνιστη μορφολογία και κακή ομοιομορφία.
Αυτές οι μέθοδοι δεν είναι μοναδικές και μπορεί να μην είναι πλήρως εφαρμόσιμες στην εκβιομηχάνιση.Υπάρχουν πολλές μέθοδοι παρασκευής, όπως η μέθοδος οργανικού μικρογαλακτώματος, η αλκοόλυση κ.λπ.;
3, Πρόοδος στη βιομηχανική ανάπτυξη
Η βιομηχανική παραγωγή συχνά δεν υιοθετεί μια ενιαία μέθοδο, αλλά βασίζεται στα δυνατά σημεία και συμπληρώνει τις αδυναμίες και συνδυάζει διάφορες μεθόδους για να επιτύχει την υψηλή ποιότητα του προϊόντος, το χαμηλό κόστος και την ασφαλή και αποτελεσματική διαδικασία που απαιτείται για την εμπορευματοποίηση.Η Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. σημείωσε πρόσφατα βιομηχανική πρόοδο στην ανάπτυξη νανοϋλικών σπάνιων γαιών.Μετά από πολλές μεθόδους εξερεύνησης και αμέτρητες δοκιμές, βρέθηκε μια μέθοδος που είναι πιο κατάλληλη για βιομηχανική παραγωγή - μέθοδος gel μικροκυμάτων.Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας είναι ότι: η αρχική αντίδραση γέλης 10 ημερών συντομεύεται σε 1 ημέρα, έτσι ώστε η απόδοση παραγωγής αυξάνεται κατά 10 φορές, το κόστος μειώνεται σημαντικά και η ποιότητα του προϊόντος είναι καλή, η επιφάνεια είναι μεγάλη , η δοκιμαστική αντίδραση χρήστη είναι καλή, η τιμή είναι 30% χαμηλότερη από αυτή των αμερικανικών και ιαπωνικών προϊόντων, η οποία είναι πολύ ανταγωνιστική διεθνώς, Επίτευξη διεθνούς προηγμένου επιπέδου.;
Πρόσφατα, έχουν διεξαχθεί βιομηχανικά πειράματα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο καθίζησης, χρησιμοποιώντας κυρίως νερό αμμωνίας και ανθρακική αμμωνία για καθίζηση και χρησιμοποιώντας οργανικούς διαλύτες για αφυδάτωση και επεξεργασία επιφανειών.Αυτή η μέθοδος έχει μια απλή διαδικασία και χαμηλό κόστος, αλλά η ποιότητα του προϊόντος είναι κακή και υπάρχουν ακόμη ορισμένοι οικισμοί που χρειάζονται περαιτέρω βελτίωση και βελτίωση.
Η Κίνα είναι μια σημαντική χώρα σε πόρους σπάνιων γαιών.Η ανάπτυξη και εφαρμογή νανοϋλικών σπάνιων γαιών άνοιξε νέους δρόμους για την αποτελεσματική χρήση των πόρων σπάνιων γαιών, διεύρυνε το πεδίο εφαρμογής των εφαρμογών σπάνιων γαιών, προώθησε την ανάπτυξη νέων λειτουργικών υλικών, αύξησε τις εξαγωγές προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας και βελτίωσε το εξωτερικό. δυνατότητες ανταλλαγής κερδών.Αυτό έχει σημαντική πρακτική σημασία στη μετατροπή των πλεονεκτημάτων των πόρων σε οικονομικά πλεονεκτήματα.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-27-2023