Prvky vzácnych zemínsamotné majú bohaté elektronické štruktúry a vykazujú mnohé optické, elektrické a magnetické vlastnosti.Po nanomaterializácii vzácnych zemín vykazuje mnoho charakteristík, ako je efekt malej veľkosti, vysoký špecifický povrchový efekt, kvantový efekt, extrémne silné optické, elektrické, magnetické vlastnosti, supravodivosť, vysoká chemická aktivita atď., Čo môže výrazne zlepšiť výkon a funkciu. materiálov a vyvinúť mnoho nových materiálov.Bude hrať dôležitú úlohu v oblasti špičkových technológií, ako sú optické materiály, materiály vyžarujúce svetlo, kryštálové materiály, magnetické materiály, materiály batérií, elektrokeramika, technická keramika, katalyzátory atď.?
1、 Súčasný vývojový výskum a aplikačné oblasti
1. Luminiscenčný materiál vzácnych zemín: Nano fluorescenčný prášok vzácnych zemín (prášok pre farebný TV, prášok do lampy) so zlepšenou svetelnou účinnosťou výrazne zníži množstvo použitých vzácnych zemín.Hlavne pomocouY203, Eu2O3, Tb407, CeO2, Gd203.Kandidát na nové materiály pre farebnú televíziu s vysokým rozlíšením.
2. Nano supravodivé materiály: supravodiče YBCO pripravené s použitím Y2O3, najmä tenkovrstvové materiály, majú stabilný výkon, vysokú pevnosť, jednoduché spracovanie, blízko praktickej fáze a široké vyhliadky.
3. Nanomagnetické materiály vzácnych zemín: používajú sa na magnetickú pamäť, magnetickú tekutinu, obriu magnetorezistenciu atď., čím výrazne zlepšujú výkon, vďaka čomu sú zariadenia vysoko výkonné a miniaturizované.Napríklad oxidové obrie magnetorezistentné terče (REMnO3 atď.).?
4. Vysokovýkonná keramika vzácnych zemín: Elektrokeramika (elektronické snímače, PTC materiály, mikrovlnné materiály, kondenzátory, termistory atď.) pripravená ultrajemným alebo nanometrovým Y2O3, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 atď., ktorej elektrické vlastnosti, tepelné vlastnosti a stabilita sa výrazne zlepšili, sú dôležitým aspektom modernizácie elektronických materiálov.Keramika spekaná pri nižších teplotách, ako napríklad nano Y2O3 a ZrO2, má silnú pevnosť a húževnatosť a používa sa v zariadeniach odolných voči opotrebovaniu, ako sú ložiská a rezné nástroje;Výkon viacvrstvových kondenzátorov a mikrovlnných zariadení vyrobených z nano Nd2O3, Sm2O3 atď. sa výrazne zlepšil.
5. Nanokatalyzátory vzácnych zemín: Pri mnohých chemických reakciách sa používajú katalyzátory vzácnych zemín.Ak sa použijú nanokatalyzátory vzácnych zemín, ich katalytická aktivita a účinnosť sa výrazne zlepší.Súčasný nano prášok CeO2 má výhody vysokej aktivity, nízkej ceny a dlhej životnosti v čističke výfukových plynov a nahradil väčšinu drahých kovov s ročnou spotrebou tisícov ton.
6. Absorbér ultrafialového žiarenia vzácnych zemín:Nano CeO2prášok má silnú absorpciu ultrafialových lúčov a používa sa v kozmetike na ochranu pred slnečným žiarením, vláknach na ochranu proti slnečnému žiareniu, automobilovom skle atď.
7. Presné leštenie vzácnych zemín: CeO2 má dobrý leštiaci účinok na sklo a iné materiály.Nano CeO2 má vysokú presnosť leštenia a používa sa v displejoch z tekutých kryštálov, kremíkových doštičkách, skladovaní skla atď. Stručne povedané, aplikácia nanomateriálov vzácnych zemín sa práve začala a sústreďuje sa v oblasti špičkových nových materiálov s vysokou pridaná hodnota, široký rozsah použitia, obrovský potenciál a veľmi sľubné obchodné vyhliadky.
2、 Technológia prípravy
V súčasnosti výroba a aplikácia nanomateriálov priťahuje pozornosť z rôznych krajín.Čínska nanotechnológia pokračuje v napredovaní a priemyselná výroba alebo skúšobná výroba bola úspešne vykonaná v nanorozmeroch SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 a iných práškových materiálov.Súčasný výrobný proces a vysoké výrobné náklady sú však jeho fatálnou slabinou, ktorá ovplyvní široké uplatnenie nanomateriálov.Preto je potrebné neustále zlepšovanie.
Vďaka špeciálnej elektronickej štruktúre a veľkému atómovému polomeru prvkov vzácnych zemín sú ich chemické vlastnosti veľmi odlišné od ostatných prvkov.Preto sa metóda prípravy a technológia dodatočnej úpravy nanooxidov vzácnych zemín tiež líši od iných prvkov.Medzi hlavné výskumné metódy patria:?
1. Metóda zrážania: vrátane zrážania kyselinou šťaveľovou, zrážaním uhličitanom, zrážaním hydroxidom, homogénnym zrážaním, zrážaním komplexom atď. Najväčšou vlastnosťou tejto metódy je, že roztok rýchlo nukleuje, ľahko sa ovláda, zariadenie je jednoduché a môže produkovať produkty vysokej čistoty.Ale je ťažké filtrovať a ľahko agregovať?
2. Hydrotermálna metóda: Urýchliť a posilniť hydrolytickú reakciu iónov za podmienok vysokej teploty a tlaku a vytvoriť dispergované nanokryštalické jadrá.Touto metódou možno získať nanometrové prášky s rovnomernou disperziou a úzkou distribúciou veľkosti častíc, ale vyžaduje si vysokoteplotné a vysokotlakové zariadenie, ktorého prevádzka je drahá a nebezpečná.
3. gélová metóda: Je dôležitou metódou na prípravu anorganických materiálov a zohráva významnú úlohu pri syntéze anorganických látok.Pri nízkej teplote môžu organokovové zlúčeniny alebo organické komplexy tvoriť sól prostredníctvom polymerizácie alebo hydrolýzy a za určitých podmienok vytvárať gél.Ďalším tepelným spracovaním možno získať ultrajemné ryžové rezance s väčším špecifickým povrchom a lepšou disperziou.Tento spôsob sa môže uskutočňovať za miernych podmienok, výsledkom čoho je prášok s väčším povrchom a lepšou dispergovateľnosťou.Reakčný čas je však dlhý a trvá niekoľko dní, čo sťažuje splnenie požiadaviek industrializácie?
4. Metóda tuhej fázy: vysokoteplotný rozklad sa uskutočňuje prostredníctvom tuhej zlúčeniny alebo medziproduktu v suchom prostredí.Napríklad dusičnan vzácnych zemín a kyselina šťaveľová sa zmiešajú guľovým mletím na pevnej fáze za vzniku medziproduktu šťavelanu vzácnych zemín, ktorý sa potom rozkladá pri vysokej teplote, čím sa získa ultrajemný prášok.Táto metóda má vysokú reakčnú účinnosť, jednoduché vybavenie a jednoduchú obsluhu, ale výsledný prášok má nepravidelnú morfológiu a zlú uniformitu.
Tieto metódy nie sú jedinečné a nemusia byť plne aplikovateľné na industrializáciu.Existuje mnoho spôsobov prípravy, ako je organická mikroemulzná metóda, alkoholýza atď.?
3、 Pokrok v priemyselnom rozvoji
Priemyselná výroba často neprijíma jedinú metódu, ale skôr čerpá zo silných stránok a dopĺňa slabé stránky a kombinuje niekoľko metód na dosiahnutie vysokej kvality produktu, nízkych nákladov a bezpečného a efektívneho procesu potrebného na komercializáciu.Spoločnosť Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. nedávno dosiahla priemyselný pokrok vo vývoji nanomateriálov vzácnych zemín.Po mnohých metódach prieskumu a nespočetných testoch bola nájdená metóda, ktorá je vhodnejšia pre priemyselnú výrobu - metóda mikrovlnného gélu.Najväčšou výhodou tejto technológie je, že: pôvodná 10-dňová gélová reakcia sa skráti na 1 deň, takže efektivita výroby sa zvýši 10-krát, náklady sa výrazne znížia a kvalita produktu je dobrá, plocha je veľká , používateľská skúšobná reakcia je dobrá, cena je o 30% nižšia ako cena amerických a japonských produktov, čo je medzinárodne veľmi konkurencieschopné, dosiahnuť medzinárodnú pokročilú úroveň.?
Nedávno sa uskutočňovali priemyselné experimenty s použitím zrážacej metódy, najmä s použitím čpavkovej vody a uhličitanu amónneho na zrážanie a použitím organických rozpúšťadiel na dehydratáciu a povrchovú úpravu.Táto metóda má jednoduchý proces a nízke náklady, ale kvalita produktu je nízka a stále existujú niektoré aglomerácie, ktoré potrebujú ďalšie zlepšenie a zlepšenie.
Čína je významnou krajinou v oblasti zdrojov vzácnych zemín.Vývoj a aplikácia nanomateriálov vzácnych zemín otvorili nové možnosti efektívneho využívania zdrojov vzácnych zemín, rozšírili rozsah aplikácií vzácnych zemín, podporili vývoj nových funkčných materiálov, zvýšili vývoz produktov s vysokou pridanou hodnotou a zlepšili zahraničné možnosti výmenného zárobku.To má dôležitý praktický význam pri premene výhod zdrojov na ekonomické výhody.
Čas odoslania: 27. júna 2023