Редкоземельные элементысами по себе имеют богатую электронную структуру и проявляют множество оптических, электрических и магнитных свойств.После наноматериализации редкоземельных элементов он проявляет множество характеристик, таких как эффект небольшого размера, эффект высокой удельной поверхности, квантовый эффект, чрезвычайно сильные оптические, электрические, магнитные свойства, сверхпроводимость, высокая химическая активность и т. д., что может значительно улучшить производительность и функциональность. материалов и разработать множество новых материалов.Он будет играть важную роль в таких высокотехнологичных областях, как оптические материалы, светоизлучающие материалы, кристаллические материалы, магнитные материалы, аккумуляторные материалы, электрокерамика, инженерная керамика, катализаторы и т. д.?
1、 Текущие области исследований и приложений.
1. Редкоземельный люминесцентный материал: редкоземельный нанофлуоресцентный порошок (цветной телевизионный порошок, ламповый порошок) с улучшенной светоотдачей значительно снижает количество используемого редкоземельного элемента.В основном используяY2O3, Eu2O3, Tb4O7, СеО2, Gd2O3.Кандидат на новые материалы для цветного телевидения высокой четкости.?
2. Нано-сверхпроводящие материалы: сверхпроводники YBCO, приготовленные с использованием Y2O3, особенно тонкопленочные материалы, имеют стабильные характеристики, высокую прочность, простоту обработки, близки к практической стадии и широкие перспективы.
3. Редкоземельные наномагнитные материалы: используются для магнитной памяти, магнитной жидкости, гигантского магнитосопротивления и т. д., что значительно улучшает производительность, делает устройства высокопроизводительными и миниатюрными.Например, оксидные гигантские мишени магнитосопротивления (РЭМnO3 и т.п.).?
4. Редкоземельная высокопроизводительная керамика: электрокерамика (электронные датчики, материалы PTC, микроволновые материалы, конденсаторы, термисторы и т. д.), изготовленная из ультратонкого или нанометрового Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 и т. д., электрические свойства которой, термические свойства и стабильность были значительно улучшены, что является важным аспектом модернизации электронных материалов.Керамика, спеченная при более низких температурах, такая как нано-Y2O3 и ZrO2, обладает высокой прочностью и вязкостью и используется в износостойких устройствах, таких как подшипники и режущие инструменты;Значительно улучшены характеристики многослойных конденсаторов и СВЧ-устройств из нано Nd2O3, Sm2O3 и т. д.?
5. Редкоземельные нанокатализаторы. Во многих химических реакциях используются редкоземельные катализаторы.Если использовать редкоземельные нанокатализаторы, их каталитическая активность и эффективность будут значительно улучшены.Нынешний нанопорошок CeO2 обладает преимуществами высокой активности, низкой цены и длительного срока службы в автомобильных очистителях выхлопных газов и заменил большую часть драгоценных металлов с годовым потреблением в тысячи тонн.
6. Редкоземельный поглотитель ультрафиолета:Нано СеО2порошок обладает сильным поглощением ультрафиолетовых лучей и используется в солнцезащитной косметике, солнцезащитных волокнах, автомобильных стеклах и т. д.?
7. Точная полировка редкоземельных металлов: CeO2 оказывает хорошее полирующее действие на стекло и другие материалы.Nano CeO2 обладает высокой точностью полировки и используется в жидкокристаллических дисплеях, кремниевых пластинах, стеклянных хранилищах и т. д. Короче говоря, применение редкоземельных наноматериалов только началось и концентрируется в области новых высокотехнологичных материалов с высокими добавленная стоимость, широкий спектр применения, огромный потенциал и очень многообещающие коммерческие перспективы.
2、 Технология приготовления
В настоящее время как производство, так и применение наноматериалов привлекают внимание разных стран.Китайские нанотехнологии продолжают развиваться, и успешно осуществляется промышленное или пробное производство наноразмерных порошковых материалов SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 и других.Однако текущий производственный процесс и высокие производственные затраты являются его фатальной слабостью, которая повлияет на широкое применение наноматериалов.Поэтому необходимо постоянное совершенствование.
Благодаря особой электронной структуре и большому атомному радиусу редкоземельных элементов их химические свойства сильно отличаются от других элементов.Поэтому метод получения и технология последующей обработки нанооксидов редкоземельных элементов также отличаются от других элементов.К основным методам исследования относятся: ?
1. Метод осаждения: в том числе осаждение щавелевой кислотой, осаждение карбоната, осаждение гидроксидом, гомогенное осаждение, осаждение комплексообразования и т. д. Самая большая особенность этого метода заключается в том, что раствор быстро зарождается, его легко контролировать, оборудование простое и может производить продукты высокой чистоты.Но это сложно фильтровать и легко агрегировать?
2. Гидротермальный метод: ускоряет и усиливает реакцию гидролиза ионов в условиях высокой температуры и давления и образует дисперсные нанокристаллические ядра.Этим методом можно получить нанометровые порошки с однородной дисперсией и узким гранулометрическим составом, но он требует оборудования, работающего при высоких температурах и высоком давлении, которое дорого и небезопасно в эксплуатации.
3. Гелевой метод: это важный метод получения неорганических материалов, играющий значительную роль в неорганическом синтезе.При низкой температуре металлоорганические соединения или органические комплексы могут образовывать золь в результате полимеризации или гидролиза, а при определенных условиях - образовывать гель.Дальнейшая термическая обработка позволяет получить ультратонкую рисовую лапшу с большей удельной поверхностью и лучшей дисперсией.Этот метод можно осуществлять в мягких условиях, в результате чего получается порошок с большей площадью поверхности и лучшей диспергируемостью.Однако время реакции велико и занимает несколько дней, что затрудняет выполнение требований индустриализации?
4. Твердофазный метод: высокотемпературное разложение осуществляется посредством реакции твердого соединения или промежуточной сухой среды.Например, нитрат редкоземельного элемента и щавелевую кислоту смешивают посредством твердофазной шаровой мельницы с образованием промежуточного продукта оксалата редкоземельного элемента, который затем разлагается при высокой температуре с получением ультратонкого порошка.Этот метод отличается высокой эффективностью реакции, простотой оборудования и простотой эксплуатации, но полученный порошок имеет неправильную морфологию и плохую однородность.
Эти методы не уникальны и не могут быть полностью применимы к индустриализации.Существует много методов получения, например, метод органических микроэмульсий, алкоголиз и т. д.?
3、 Прогресс в промышленном развитии
В промышленном производстве часто не используется какой-то один метод, а скорее используются сильные стороны и дополняются слабые, а также сочетаются несколько методов для достижения высокого качества продукции, низкой стоимости, а также безопасного и эффективного процесса, необходимого для коммерциализации.Компания Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. недавно добилась промышленного прогресса в разработке редкоземельных наноматериалов.После многих методов исследования и бесчисленных испытаний был найден метод, более подходящий для промышленного производства – метод микроволнового геля.Самым большим преимуществом этой технологии является то, что первоначальная 10-дневная реакция геля сокращается до 1 дня, в результате чего эффективность производства увеличивается в 10 раз, стоимость значительно снижается, качество продукции хорошее, площадь поверхности большая. , реакция пользователя на пробную версию хорошая, цена на 30% ниже, чем у американской и японской продукции, что очень конкурентоспособно на международном уровне, достигается международный продвинутый уровень.?
В последнее время проводятся промышленные эксперименты методом осаждения, преимущественно с использованием аммиачной воды и карбоната аммиака для осаждения, а также с использованием органических растворителей для обезвоживания и обработки поверхности.Этот метод отличается простотой процесса и низкой стоимостью, но качество продукции оставляет желать лучшего, и еще есть некоторые агломерации, которые нуждаются в дальнейшем усовершенствовании и совершенствовании.
Китай является крупнейшей страной по запасам редкоземельных элементов.Разработка и применение редкоземельных наноматериалов открыли новые возможности для эффективного использования редкоземельных ресурсов, расширили сферу применения редкоземельных элементов, способствовали разработке новых функциональных материалов, увеличили экспорт продукции с высокой добавленной стоимостью и улучшили внешний вид возможность заработка на бирже.Это имеет важное практическое значение для превращения ресурсных преимуществ в экономические преимущества.
Время публикации: 27 июня 2023 г.