Rzadkie elementy ziemisame w sobie mają bogate struktury elektroniczne i wykazują wiele właściwości optycznych, elektrycznych i magnetycznych.Po nanomaterializacji pierwiastków ziem rzadkich wykazuje wiele cech, takich jak efekt małych rozmiarów, wysoki efekt powierzchni właściwej, efekt kwantowy, wyjątkowo silne właściwości optyczne, elektryczne i magnetyczne, nadprzewodnictwo, wysoka aktywność chemiczna itp., co może znacznie poprawić wydajność i funkcjonalność materiałów i opracować wiele nowych materiałów.Będzie odgrywać ważną rolę w dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak materiały optyczne, materiały emitujące światło, materiały kryształowe, materiały magnetyczne, materiały na baterie, elektroceramika, ceramika inżynieryjna, katalizatory itp.?
1. Aktualne badania rozwojowe i obszary zastosowań
1. Materiał luminescencyjny ziem rzadkich: Nano fluorescencyjny proszek ziem rzadkich (proszek do telewizora kolorowego, proszek do lampy) o zwiększonej skuteczności świetlnej znacznie zmniejszy ilość stosowanych pierwiastków ziem rzadkich.Głównie za pomocąY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3.Kandydat na nowe materiały dla telewizji kolorowej wysokiej rozdzielczości.?
2. Materiały nadprzewodzące nano: nadprzewodniki YBCO przygotowane przy użyciu Y2O3, zwłaszcza materiały cienkowarstwowe, mają stabilne działanie, wysoką wytrzymałość, łatwą obróbkę, etap zbliżony do praktycznego i szerokie perspektywy.
3. Materiały nanomagnetyczne ziem rzadkich: stosowane do pamięci magnetycznej, płynu magnetycznego, gigantycznego magnetooporu itp., znacznie poprawiające wydajność, dzięki czemu urządzenia są wydajne i zminiaturyzowane.Na przykład cele tlenkowego gigantycznego magnetooporu (REMnO3 itp.).
4. Wysokowydajna ceramika ziem rzadkich: Elektroceramika (czujniki elektroniczne, materiały PTC, materiały mikrofalowe, kondensatory, termistory itp.) przygotowana z ultradrobnych lub nanometrowych Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 itp., których właściwości elektryczne, termiczne właściwości i stabilność zostały znacznie ulepszone, są ważnym aspektem ulepszania materiałów elektronicznych.Ceramika spiekana w niższych temperaturach, taka jak nano Y2O3 i ZrO2, ma dużą wytrzymałość i wytrzymałość i jest stosowana w urządzeniach odpornych na zużycie, takich jak łożyska i narzędzia skrawające;Wydajność wielowarstwowych kondensatorów i urządzeń mikrofalowych wykonanych z nano Nd2O3, Sm2O3 itp. została znacznie poprawiona.
5. Nanokatalizatory ziem rzadkich: W wielu reakcjach chemicznych stosuje się katalizatory metali ziem rzadkich.Zastosowanie nanokatalizatorów ziem rzadkich znacznie poprawi ich aktywność katalityczną i wydajność.Obecny nanoproszek CeO2 ma zalety wysokiej aktywności, niskiej ceny i długiej żywotności w oczyszczaczu spalin samochodowych i zastępuje większość metali szlachetnych, przy rocznym zużyciu tysięcy ton.
6. Absorber ultrafioletu ziem rzadkich:NanoCeO2proszek ma silną absorpcję promieni ultrafioletowych i jest stosowany w kosmetykach przeciwsłonecznych, włóknach przeciwsłonecznych, szybach samochodowych itp.?
7. Precyzyjne polerowanie ziem rzadkich: CeO2 ma dobry efekt polerowania szkła i innych materiałów.Nano CeO2 charakteryzuje się wysoką precyzją polerowania i jest stosowane w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych, płytkach krzemowych, magazynach szkła itp. Krótko mówiąc, zastosowanie nanomateriałów ziem rzadkich dopiero się rozpoczęło i koncentruje się w dziedzinie nowych, zaawansowanych technologicznie materiałów o wysokiej wartość dodana, szeroki zakres zastosowań, ogromny potencjał i bardzo obiecujące perspektywy komercyjne.
2. Technologia przygotowania
Obecnie zarówno produkcja, jak i zastosowanie nanomateriałów przyciągają uwagę różnych krajów.Chińska nanotechnologia stale się rozwija, a produkcję przemysłową lub produkcję próbną z powodzeniem przeprowadzono w nanoskali SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 i innych materiałach proszkowych.Jednak obecny proces produkcyjny i wysokie koszty produkcji to jego fatalna słabość, która będzie miała wpływ na powszechne zastosowanie nanomateriałów.Dlatego konieczne jest ciągłe doskonalenie.
Ze względu na specjalną strukturę elektronową i duży promień atomowy pierwiastków ziem rzadkich, ich właściwości chemiczne bardzo różnią się od innych pierwiastków.Dlatego też sposób przygotowania i technologia obróbki końcowej nanotlenków metali ziem rzadkich również różnią się od innych pierwiastków.Do głównych metod badawczych należą:?
1. Metoda wytrącania: obejmująca wytrącanie kwasem szczawiowym, wytrącanie węglanem, wytrącanie wodorotlenkiem, wytrącanie jednorodne, wytrącanie kompleksujące itp. Największą cechą tej metody jest to, że roztwór szybko zarodkuje, jest łatwy do kontrolowania, sprzęt jest prosty i może wytwarzać produkty o wysokiej czystości.Ale czy trudno jest filtrować i łatwo agregować?
2. Metoda hydrotermalna: przyspiesza i wzmacnia reakcję hydrolizy jonów w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia oraz tworzy rozproszone jądra nanokrystaliczne.Za pomocą tej metody można uzyskać nanometrowe proszki o równomiernym rozproszeniu i wąskim rozkładzie wielkości cząstek, ale wymaga to sprzętu o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu, co jest drogie i niebezpieczne w obsłudze.
3. Metoda żelowa: Jest to ważna metoda przygotowania materiałów nieorganicznych i odgrywa znaczącą rolę w syntezie nieorganicznej.W niskiej temperaturze związki metaloorganiczne lub kompleksy organiczne mogą tworzyć zol w wyniku polimeryzacji lub hydrolizy i tworzyć żel w pewnych warunkach.Dalsza obróbka cieplna może wytworzyć ultradrobny makaron ryżowy o większej powierzchni właściwej i lepszej dyspersji.Metodę tę można przeprowadzić w łagodnych warunkach, uzyskując proszek o większej powierzchni i lepszej dyspergowalności.Jednak czas reakcji jest długi i trwa kilka dni, co utrudnia sprostanie wymogom industrializacji?
4. Metoda w fazie stałej: rozkład w wysokiej temperaturze przeprowadza się poprzez reakcję stałą lub pośrednią reakcję w suchym ośrodku.Na przykład azotan pierwiastka ziem rzadkich i kwas szczawiowy miesza się poprzez mielenie kulowe w fazie stałej w celu utworzenia półproduktu w postaci szczawianu pierwiastka ziem rzadkich, który następnie rozkłada się w wysokiej temperaturze w celu uzyskania ultradrobnego proszku.Ta metoda charakteryzuje się wysoką wydajnością reakcji, prostym wyposażeniem i łatwą obsługą, ale powstały proszek ma nieregularną morfologię i słabą jednorodność.
Metody te nie są unikalne i mogą nie mieć pełnego zastosowania w przypadku industrializacji.Istnieje wiele metod przygotowania, takich jak metoda mikroemulsji organicznej, alkoholiza itp.?
3. Postęp w rozwoju przemysłu
Produkcja przemysłowa często nie wykorzystuje jednej metody, lecz raczej czerpie z mocnych stron i uzupełnia słabe oraz łączy kilka metod w celu osiągnięcia wysokiej jakości produktu, niskiego kosztu oraz bezpiecznego i wydajnego procesu wymaganego do komercjalizacji.Firma Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. poczyniła ostatnio postępy w przemyśle w zakresie opracowywania nanomateriałów ziem rzadkich.Po wielu metodach poszukiwań i niezliczonych testach odkryto metodę bardziej odpowiednią do produkcji przemysłowej - metodę mikrofalowo-żelową.Największą zaletą tej technologii jest to, że: pierwotna 10-dniowa reakcja żelowa zostaje skrócona do 1 dnia, dzięki czemu wydajność produkcji wzrasta 10-krotnie, koszty są znacznie obniżone, a jakość produktu jest dobra, powierzchnia jest duża , reakcja na próbę użytkownika jest dobra, cena jest o 30% niższa niż w przypadku produktów amerykańskich i japońskich, co jest bardzo konkurencyjne na arenie międzynarodowej. Osiągnij międzynarodowy poziom zaawansowany.?
W ostatnim czasie prowadzone są doświadczenia przemysłowe metodą strącania, wykorzystując głównie wodę amoniakalną i węglan amoniaku do wytrącania oraz stosując rozpuszczalniki organiczne do odwadniania i obróbki powierzchni.Metoda ta charakteryzuje się prostym procesem i niskim kosztem, ale jakość produktu jest niska i nadal istnieją pewne aglomeracje, które wymagają dalszego udoskonalenia i udoskonalenia.
Chiny są głównym krajem w zasobach ziem rzadkich.Rozwój i zastosowanie nanomateriałów pierwiastków ziem rzadkich otworzyło nowe możliwości efektywnego wykorzystania zasobów pierwiastków ziem rzadkich, rozszerzyło zakres zastosowań pierwiastków ziem rzadkich, promowało rozwój nowych materiałów funkcjonalnych, zwiększyło eksport produktów o wysokiej wartości dodanej i poprawiło jakość produktów zagranicznych możliwości zarabiania na wymianie.Ma to istotne znaczenie praktyczne w przekształcaniu korzyści związanych z zasobami w korzyści ekonomiczne.
Czas publikacji: 27 czerwca 2023 r