Extraños elementos de la TierraTienen ricas estructuras electrónicas y exhiben muchas propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas.Después de la nanomaterialización de tierras raras, exhibe muchas características, como efecto de tamaño pequeño, efecto de superficie específico alto, efecto cuántico, propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas extremadamente fuertes, superconductividad, alta actividad química, etc., que pueden mejorar en gran medida el rendimiento y la función. de materiales y desarrollar muchos materiales nuevos.¿Desempeñará un papel importante en campos de alta tecnología como materiales ópticos, materiales emisores de luz, materiales cristalinos, materiales magnéticos, materiales para baterías, electrocerámicas, cerámicas de ingeniería, catalizadores, etc.?
1. Campos de aplicación e investigación de desarrollo actual.
1. Material luminiscente de tierras raras: el polvo nanofluorescente de tierras raras (polvo para TV en color, polvo para lámparas), con eficiencia luminosa mejorada, reducirá en gran medida la cantidad de tierras raras utilizadas.Principalmente usandoY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3.¿Nuevos materiales candidatos para la televisión en color de alta definición?
2. Materiales nanosuperconductores: los superconductores YBCO preparados con Y2O3, especialmente materiales de película delgada, tienen un rendimiento estable, alta resistencia, fácil procesamiento, cerca de la etapa práctica y amplias perspectivas.
3. Materiales nanomagnéticos de tierras raras: se utilizan para memoria magnética, fluido magnético, magnetorresistencia gigante, etc., mejorando enormemente el rendimiento, haciendo que los dispositivos sean miniaturizados y de alto rendimiento.Por ejemplo, objetivos de magnetorresistencia de gigantes de óxido (REMnO3, etc.).
4. Cerámicas de tierras raras de alto rendimiento: Electrocerámicas (sensores electrónicos, materiales PTC, materiales de microondas, condensadores, termistores, etc.) preparadas con Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, etc. ultrafinas o nanométricas, cuyas propiedades eléctricas, térmicas Las propiedades y la estabilidad han mejorado enormemente y son un aspecto importante de la mejora de los materiales electrónicos.Las cerámicas sinterizadas a temperaturas más bajas, como nano Y2O3 y ZrO2, tienen gran resistencia y tenacidad y se utilizan en dispositivos resistentes al desgaste, como rodamientos y herramientas de corte;Se ha mejorado considerablemente el rendimiento de los condensadores multicapa y los dispositivos de microondas fabricados con nano Nd2O3, Sm2O3, etc.
5. Nanocatalizadores de tierras raras: en muchas reacciones químicas se utilizan catalizadores de tierras raras.Si se utilizan nanocatalizadores de tierras raras, su actividad catalítica y su eficiencia mejorarán enormemente.El nanopolvo de CeO2 actual tiene las ventajas de alta actividad, bajo precio y larga vida útil en el purificador de escape de automóviles, y ha reemplazado a la mayoría de los metales preciosos, con un consumo anual de miles de toneladas.
6. Absorbedor ultravioleta de tierras raras:nano-ceo2¿El polvo tiene una fuerte absorción de rayos ultravioleta y se utiliza en cosméticos de protección solar, fibras de protección solar, vidrios de automóviles, etc.?
7. Pulido de precisión de tierras raras: CeO2 tiene un buen efecto de pulido sobre vidrio y otros materiales.Nano CeO2 tiene una alta precisión de pulido y se ha utilizado en pantallas de cristal líquido, obleas de silicio, almacenamiento de vidrio, etc. En resumen, la aplicación de nanomateriales de tierras raras acaba de comenzar y se concentra en el campo de nuevos materiales de alta tecnología, con alta valor añadido, amplia gama de aplicaciones, enorme potencial y perspectivas comerciales muy prometedoras.
2、 Tecnología de preparación
En la actualidad, tanto la producción como la aplicación de nanomateriales han atraído la atención de varios países.La nanotecnología de China continúa avanzando y se ha llevado a cabo con éxito la producción industrial o la producción de prueba en SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 y otros materiales en polvo a nanoescala.Sin embargo, el proceso de producción actual y los altos costos de producción son su debilidad fatal, que afectará la aplicación generalizada de nanomateriales.Por tanto, es necesaria la mejora continua.
Debido a la estructura electrónica especial y al gran radio atómico de los elementos de tierras raras, sus propiedades químicas son muy diferentes a las de otros elementos.Por lo tanto, el método de preparación y la tecnología de postratamiento de los nanoóxidos de tierras raras también son diferentes de otros elementos.Los principales métodos de investigación incluyen:?
1. Método de precipitación: incluye precipitación con ácido oxálico, precipitación de carbonatos, precipitación con hidróxidos, precipitación homogénea, precipitación por complejación, etc. La característica más importante de este método es que la solución se nuclea rápidamente, es fácil de controlar, el equipo es simple y puede producir productos de alta pureza.¿Pero es difícil de filtrar y fácil de agregar?
2. Método hidrotermal: acelera y fortalece la reacción de hidrólisis de iones en condiciones de alta temperatura y presión, y forma núcleos nanocristalinos dispersos.Este método puede obtener polvos nanométricos con dispersión uniforme y distribución estrecha del tamaño de partículas, pero requiere equipos de alta temperatura y alta presión, cuyo funcionamiento es costoso e inseguro.
3. método del gel: es un método importante para preparar materiales inorgánicos y desempeña un papel importante en la síntesis inorgánica.A baja temperatura, los compuestos organometálicos o complejos orgánicos pueden formar sol mediante polimerización o hidrólisis y formar gel en determinadas condiciones.Un tratamiento térmico adicional puede producir fideos de arroz ultrafinos con una superficie específica más grande y una mejor dispersión.Este método se puede llevar a cabo en condiciones suaves, lo que da como resultado un polvo con una mayor superficie y mejor dispersabilidad.Sin embargo, el tiempo de reacción es largo y tarda varios días en completarse, lo que dificulta cumplir con los requisitos de la industrialización.
4. Método en fase sólida: la descomposición a alta temperatura se lleva a cabo mediante una reacción de compuesto sólido o medio seco intermedio.Por ejemplo, el nitrato de tierras raras y el ácido oxálico se mezclan mediante molienda de bolas en fase sólida para formar un intermedio de oxalato de tierras raras, que luego se descompone a alta temperatura para obtener un polvo ultrafino.Este método tiene una alta eficiencia de reacción, equipo simple y fácil operación, pero el polvo resultante tiene una morfología irregular y poca uniformidad.
Estos métodos no son únicos y es posible que no sean totalmente aplicables a la industrialización.¿Existen muchos métodos de preparación, como el método de microemulsión orgánica, alcohólisis, etc.?
3. Progreso en el desarrollo industrial.
La producción industrial a menudo no adopta un método único, sino que aprovecha las fortalezas y complementa las debilidades, y combina varios métodos para lograr la alta calidad del producto, el bajo costo y el proceso seguro y eficiente necesarios para la comercialización.Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. ha logrado recientemente avances industriales en el desarrollo de nanomateriales de tierras raras.Después de muchos métodos de investigación e innumerables pruebas, se encontró un método más adecuado para la producción industrial: el método del gel de microondas.La mayor ventaja de esta tecnología es que: la reacción del gel original de 10 días se reduce a 1 día, de modo que la eficiencia de producción aumenta 10 veces, el costo se reduce considerablemente, la calidad del producto es buena y el área de superficie es grande. , la reacción de la prueba del usuario es buena, el precio es un 30% más bajo que el de los productos estadounidenses y japoneses, lo que es muy competitivo a nivel internacional y logra un nivel avanzado internacional.
Recientemente, se han realizado experimentos industriales utilizando el método de precipitación, utilizando principalmente agua con amoníaco y carbonato de amoníaco para la precipitación, y disolventes orgánicos para la deshidratación y el tratamiento de superficies.Este método tiene un proceso simple y de bajo costo, pero la calidad del producto es mala y todavía hay algunas aglomeraciones que necesitan mejoras y mejoras adicionales.
China es un país importante en recursos de tierras raras.El desarrollo y la aplicación de nanomateriales de tierras raras han abierto nuevas vías para la utilización eficaz de los recursos de tierras raras, han ampliado el alcance de las aplicaciones de tierras raras, han promovido el desarrollo de nuevos materiales funcionales, han aumentado la exportación de productos de alto valor añadido y han mejorado las exportaciones extranjeras. Capacidades de obtención de divisas.Esto tiene una importancia práctica importante a la hora de convertir las ventajas de los recursos en ventajas económicas.
Hora de publicación: 27 de junio de 2023