Pripremaultrafini oksidi rijetkih zemalja
Ultrafini spojevi rijetkih zemalja imaju širi raspon upotrebe u usporedbi sa spojevima rijetkih zemalja s općim veličinama čestica, a trenutno se provodi više istraživanja o njima. Metode pripreme dijele se na metodu čvrste faze, metodu tekuće faze i metodu plinske faze prema agregacijskom stanju tvari. Trenutno se metoda tekuće faze široko koristi u laboratorijima i industriji za pripremu ultrafinih prahova spojeva rijetkih zemalja. Uglavnom uključuje metodu taloženja, sol gel metodu, hidrotermalnu metodu, metodu predloška, metodu mikroemulzije i metodu alkidne hidrolize, među kojima je metoda taloženja najprikladnija za industrijsku proizvodnju.
Metoda taloženja je dodavanje taloga u otopinu metalne soli za taloženje, a zatim filtriranje, pranje, sušenje i toplinska razgradnja kako bi se dobili praškasti proizvodi. Uključuje metodu izravnog taloženja, metodu jednoličnog taloženja i metodu koprecipitacije. Kod uobičajene metode taloženja, rijetkozemni oksidi i rijetkozemne soli koje sadrže hlapljive kiselinske radikale mogu se dobiti spaljivanjem taloga, s veličinom čestica od 3-5 μm. Specifična površina je manja od 10 ㎡/g i ne posjeduje posebna fizikalna i kemijska svojstva. Metoda taloženja amonijevim karbonatom i metoda taloženja oksalnom kiselinom trenutno su najčešće korištene metode za proizvodnju običnih oksidnih prahova i sve dok se promijene uvjeti procesa metode taloženja, mogu se koristiti za pripremu ultrafinih prahova rijetkozemnih oksida.
Istraživanja su pokazala da glavni čimbenici koji utječu na veličinu čestica i morfologiju ultrafinih prahova rijetkih zemalja u metodi taloženja amonijevim bikarbonatom uključuju koncentraciju rijetkih zemalja u otopini, temperaturu taloženja, koncentraciju sredstva za taloženje itd. Koncentracija rijetkih zemalja u otopini ključna je za stvaranje jednoliko dispergiranih ultrafinih prahova. Na primjer, u eksperimentu taloženja Y3+ za pripremu Y2O3, kada je masena koncentracija rijetkih zemalja 20~30g/L (izračunato po Y2O3), proces taloženja je gladak, a ultrafini prah itrijevog oksida dobiven taloženjem karbonata sušenjem i spaljivanjem je malen, jednoličan, a disperzija je dobra.
U kemijskim reakcijama temperatura je odlučujući faktor. U gore navedenim eksperimentima, kada je temperatura 60-70 ℃, taloženje je sporo, filtracija je brza, čestice su rastresite i jednolike te su u osnovi sferične; kada je temperatura reakcije ispod 50 ℃, taloženje se formira brže, s više zrna i manjim veličinama čestica. Tijekom reakcije, količina preljeva CO2 i NH3 je manja, a taloženje je u ljepljivom obliku, što nije prikladno za filtraciju i pranje. Nakon što se spali u itrijev oksid, još uvijek postoje blokovske tvari koje se ozbiljno aglomeriraju i imaju veće veličine čestica. Koncentracija amonijevog bikarbonata također utječe na veličinu čestica itrijevog oksida. Kada je koncentracija amonijevog bikarbonata manja od 1 mol/L, dobivena veličina čestica itrijevog oksida je mala i jednolična; kada koncentracija amonijevog bikarbonata prelazi 1 mol/L, dolazi do lokalnog taloženja, što uzrokuje aglomeraciju i veće čestice. Pod odgovarajućim uvjetima, može se dobiti veličina čestica od 0,01-0,5 μM ultrafinog praha itrijevog oksida.
U metodi taloženja oksalatom, otopina oksalne kiseline dodaje se kap po kap dok se dodaje amonijak kako bi se osigurala konstantna pH vrijednost tijekom reakcije, što rezultira veličinom čestica praha itrijevog oksida manjom od 1 μM. Prvo se otopina itrijevog nitrata taloži amonijačnom vodom kako bi se dobio koloid itrijevog hidroksida, a zatim se pretvara otopinom oksalne kiseline kako bi se dobio prah Y2O3 veličine m, veličine čestica manjih od 1 μM. Dodajte EDTA u otopinu itrijevog nitrata Y3+ koncentracije 0,25-0,5 mol/L, podesite pH na 9 amonijačnom vodom, dodajte amonijev oksalat i kap po kap dodajte otopinu HNO3 koncentracije 3 mol/L brzinom od 1-8 mL/min na 50 ℃ dok se taloženje ne završi pri pH = 2. Može se dobiti prah itrijevog oksida s veličinom čestica od 40-100 nm.
Tijekom procesa pripremeultrafini oksidi rijetkih zemaljaMetodom taloženja skloni su nastanku različitih stupnjeva aglomeracije. Stoga je tijekom procesa pripreme potrebno strogo kontrolirati uvjete sinteze, podešavanjem pH vrijednosti, korištenjem različitih taložnika, dodavanjem disperzanata i drugim metodama kako bi se međuprodukti potpuno dispergirali. Zatim se odabiru odgovarajuće metode sušenja i konačno se kalcinacijom dobivaju dobro dispergirani ultrafini prahovi rijetkih zemalja.
Vrijeme objave: 21. travnja 2023.