Éléments de terres rareseux-mêmes possèdent de riches structures électroniques et présentent de nombreuses propriétés optiques, électriques et magnétiques.Après la nanomatérialisation des terres rares, il présente de nombreuses caractéristiques, telles qu'un effet de petite taille, un effet de surface spécifique élevé, un effet quantique, des propriétés optiques, électriques et magnétiques extrêmement fortes, une supraconductivité, une activité chimique élevée, etc., qui peuvent grandement améliorer les performances et le fonctionnement. de matériaux et développer de nombreux nouveaux matériaux.Il jouera un rôle important dans les domaines de haute technologie tels que les matériaux optiques, les matériaux électroluminescents, les matériaux cristallins, les matériaux magnétiques, les matériaux pour batteries, l'électrocéramique, les céramiques techniques, les catalyseurs, etc.
1、 Domaines actuels de recherche et d'application en matière de développement
1. Matériau luminescent de terres rares : la poudre nanofluorescente de terres rares (poudre de télévision couleur, poudre de lampe), avec une efficacité lumineuse améliorée, réduira considérablement la quantité de terres rares utilisée.Utilisant principalementY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3.Nouveaux matériaux candidats pour la télévision couleur haute définition.
2. Matériaux nano-supraconducteurs : les supraconducteurs YBCO préparés à l'aide de Y2O3, en particulier des matériaux à couches minces, ont des performances stables, une résistance élevée, un traitement facile, proches du stade pratique et de larges perspectives.
3. Matériaux nanomagnétiques de terres rares : utilisés pour la mémoire magnétique, le fluide magnétique, la magnétorésistance géante, etc., améliorant considérablement les performances, rendant les appareils performants et miniaturisés.Par exemple, les cibles de magnétorésistance géante en oxyde (REMnO3, etc.).
4. Céramiques hautes performances aux terres rares : Électrocéramiques (capteurs électroniques, matériaux PTC, matériaux micro-ondes, condensateurs, thermistances, etc.) préparées avec Y2O3 ultra-fin ou nanométrique, La2O3, Nd2O3, Sm2O3, etc., dont les propriétés électriques, thermiques Les propriétés et la stabilité ont été grandement améliorées, constituent un aspect important de la mise à niveau des matériaux électroniques.Les céramiques frittées à des températures plus basses, telles que le nano Y2O3 et le ZrO2, ont une résistance et une ténacité élevées et sont utilisées dans des dispositifs résistants à l'usure tels que des roulements et des outils de coupe ;Les performances des condensateurs multicouches et des dispositifs micro-ondes en nano Nd2O3, Sm2O3, etc. ont été grandement améliorées.
5. Nanocatalyseurs de terres rares : Dans de nombreuses réactions chimiques, des catalyseurs de terres rares sont utilisés.Si des nanocatalyseurs de terres rares sont utilisés, leur activité catalytique et leur efficacité seront grandement améliorées.La nanopoudre CeO2 actuelle présente les avantages d'une activité élevée, d'un prix bas et d'une longue durée de vie dans le purificateur d'échappement automobile, et a remplacé la plupart des métaux précieux, avec une consommation annuelle de milliers de tonnes.
6. Absorbeur ultraviolet de terres rares :NanoCeO2La poudre absorbe fortement les rayons ultraviolets et est utilisée dans les cosmétiques de protection solaire, les fibres de protection solaire, le verre de voiture, etc. ?
7. Polissage de précision des terres rares : CeO2 a un bon effet de polissage sur le verre et d’autres matériaux.Le Nano CeO2 a une haute précision de polissage et a été utilisé dans les écrans à cristaux liquides, les plaquettes de silicium, le stockage en verre, etc. En bref, l'application des nanomatériaux de terres rares vient de commencer et se concentre dans le domaine des nouveaux matériaux de haute technologie, avec une haute précision. une valeur ajoutée, une large gamme d'applications, un potentiel énorme et des perspectives commerciales très prometteuses.
2、Technologie de préparation
À l’heure actuelle, la production et l’application des nanomatériaux attirent l’attention de divers pays.La nanotechnologie chinoise continue de progresser et la production industrielle ou la production d'essais ont été réalisées avec succès à l'échelle nanométrique du SiO2, du TiO2, de l'Al2O3, du ZnO2, du Fe2O3 et d'autres matériaux en poudre.Cependant, le processus de production actuel et les coûts de production élevés constituent sa faiblesse fatale, qui affectera l'application généralisée des nanomatériaux.Par conséquent, une amélioration continue est nécessaire.
En raison de la structure électronique spéciale et du grand rayon atomique des éléments des terres rares, leurs propriétés chimiques sont très différentes de celles des autres éléments.Par conséquent, la méthode de préparation et la technologie de post-traitement des nanooxydes de terres rares sont également différentes de celles des autres éléments.Les principales méthodes de recherche comprennent : ?
1. Méthode de précipitation : y compris la précipitation à l'acide oxalique, la précipitation au carbonate, la précipitation à l'hydroxyde, la précipitation homogène, la précipitation par complexation, etc. La plus grande caractéristique de cette méthode est que la solution nuclée rapidement, est facile à contrôler, l'équipement est simple et peut produire produits de haute pureté.Mais est-ce difficile à filtrer et facile à agréger ?
2. Méthode hydrothermale : accélère et renforce la réaction d'hydrolyse des ions dans des conditions de température et de pression élevées, et forme des noyaux nanocristallins dispersés.Cette méthode peut obtenir des poudres nanométriques avec une dispersion uniforme et une distribution granulométrique étroite, mais elle nécessite un équipement à haute température et haute pression, qui est coûteux et dangereux à utiliser.
3. méthode du gel : il s’agit d’une méthode importante pour préparer des matériaux inorganiques et joue un rôle important dans la synthèse inorganique.À basse température, les composés organométalliques ou les complexes organiques peuvent former un sol par polymérisation ou hydrolyse et former un gel dans certaines conditions.Un traitement thermique supplémentaire peut produire des nouilles de riz ultrafines avec une surface spécifique plus grande et une meilleure dispersion.Cette méthode peut être réalisée dans des conditions douces, ce qui donne une poudre ayant une plus grande surface spécifique et une meilleure dispersibilité.Cependant, le temps de réaction est long et prend plusieurs jours, ce qui rend difficile de répondre aux exigences de l'industrialisation ?
4. Méthode en phase solide : la décomposition à haute température est effectuée par un composé solide ou une réaction intermédiaire en milieu sec.Par exemple, le nitrate de terre rare et l'acide oxalique sont mélangés par broyage à boulets en phase solide pour former un intermédiaire d'oxalate de terre rare, qui est ensuite décomposé à haute température pour obtenir une poudre ultra fine.Cette méthode présente une efficacité de réaction élevée, un équipement simple et une opération facile, mais la poudre résultante présente une morphologie irrégulière et une mauvaise uniformité.
Ces méthodes ne sont pas uniques et peuvent ne pas être pleinement applicables à l’industrialisation.Il existe de nombreuses méthodes de préparation, telles que la méthode des microémulsions organiques, l'alcoolyse, etc.
3、 Progrès du développement industriel
Souvent, la production industrielle n'adopte pas une méthode unique, mais s'appuie plutôt sur les forces et complète les faiblesses, et combine plusieurs méthodes pour obtenir la qualité élevée des produits, le faible coût et le processus sûr et efficace requis pour la commercialisation.Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. a récemment réalisé des progrès industriels dans le développement de nanomatériaux de terres rares.Après de nombreuses méthodes d'exploration et d'innombrables tests, une méthode plus adaptée à la production industrielle : la méthode du gel micro-ondes a été trouvée.Le plus grand avantage de cette technologie est que : la réaction initiale du gel de 10 jours est raccourcie à 1 jour, de sorte que l'efficacité de la production est multipliée par 10, le coût est considérablement réduit et la qualité du produit est bonne, la surface est grande. , la réaction des utilisateurs aux essais est bonne, le prix est 30 % inférieur à celui des produits américains et japonais, ce qui est très compétitif au niveau international, Atteindre un niveau avancé international.
Récemment, des expériences industrielles ont été menées en utilisant la méthode de précipitation, en utilisant principalement de l'eau ammoniacale et du carbonate d'ammoniac pour la précipitation, et en utilisant des solvants organiques pour la déshydratation et le traitement de surface.Cette méthode a un processus simple et un faible coût, mais la qualité du produit est médiocre et certaines agglomérations nécessitent encore des améliorations et des améliorations.
La Chine est un pays majeur en ressources de terres rares.Le développement et l'application des nanomatériaux de terres rares ont ouvert de nouvelles voies pour une utilisation efficace des ressources en terres rares, élargi la portée des applications des terres rares, favorisé le développement de nouveaux matériaux fonctionnels, augmenté l'exportation de produits à haute valeur ajoutée et amélioré les échanges étrangers. capacités de gain d’échange.Cela revêt une importance pratique importante dans la transformation des avantages liés aux ressources en avantages économiques.
Heure de publication : 27 juin 2023