Pripremaultrafini oksidi rijetkih zemalja
Ultrafini spojevi rijetkih zemalja imaju širi spektar upotrebe u poređenju sa spojevima rijetkih zemalja sa općim veličinama čestica, i trenutno postoji više istraživanja o njima. Metode pripreme su podijeljene na metodu čvrste faze, metodu tečne faze i metodu gasne faze prema agregacijskom stanju supstance. Trenutno se metoda tečne faze široko koristi u laboratorijama i industriji za pripremu ultrafinih prahova spojeva rijetkih zemalja. Uglavnom uključuje metodu taloženja, sol gel metodu, hidrotermalnu metodu, metodu šablona, metodu mikroemulzije i metodu alkidne hidrolize, među kojima je metoda taloženja najpogodnija za industrijsku proizvodnju.
Metoda taloženja je dodavanje taloga u rastvor metalne soli radi taloženja, a zatim filtriranje, pranje, sušenje i razgradnja toplotom kako bi se dobili praškasti proizvodi. Uključuje metodu direktne taloženja, metodu ujednačene taloženja i metodu koprecipitacije. Kod obične metode taloženja, oksidi rijetkih zemalja i soli rijetkih zemalja koje sadrže isparljive kiselinske radikale mogu se dobiti spaljivanjem taloga, sa veličinom čestica od 3-5 μm. Specifična površina je manja od 10 ㎡/g i ne posjeduje posebna fizička i hemijska svojstva. Metoda taloženja amonijum karbonatom i metoda taloženja oksalnom kiselinom trenutno su najčešće korištene metode za proizvodnju prahova običnih oksida i sve dok se promijene procesni uslovi metode taloženja, mogu se koristiti za pripremu ultrafinih prahova oksida rijetkih zemalja.
Istraživanja su pokazala da glavni faktori koji utiču na veličinu čestica i morfologiju ultrafinih prahova rijetkih zemalja u metodi taloženja amonijum bikarbonatom uključuju koncentraciju rijetkih zemalja u rastvoru, temperaturu taloženja, koncentraciju sredstva za taloženje itd. Koncentracija rijetkih zemalja u rastvoru je ključna za formiranje ujednačeno dispergovanih 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 itrijum oksida dobijen taloženjem karbonata sušenjem i spaljivanjem je mali, ujednačen, a disperzija je dobra.
U hemijskim reakcijama, temperatura je odlučujući faktor. U gore navedenim eksperimentima, kada je temperatura 60-70 ℃, taloženje je sporo, filtracija je brza, čestice su rastresite i ujednačene, te su u osnovi sfernog oblika; kada je temperatura reakcije ispod 50 ℃, taloženje se formira brže, s više zrna i manjim veličinama čestica. Tokom reakcije, količina CO2 i NH3 koji se prelijevaju je manja, a taloženje je u ljepljivom obliku, što nije pogodno za filtraciju i pranje. Nakon sagorijevanja u itrijum oksid, još uvijek postoje blokovske supstance koje se ozbiljno aglomeriraju i imaju veće čestice. Koncentracija amonijum bikarbonata također utiče na veličinu čestica itrijum oksida. Kada je koncentracija amonijum bikarbonata manja od 1 mol/L, dobijena veličina čestica itrijum oksida je mala i ujednačena; kada koncentracija amonijum bikarbonata prelazi 1 mol/L, doći će do lokalnog taloženja, što uzrokuje aglomeraciju i veće čestice. Pod odgovarajućim uslovima, može se dobiti veličina čestica od 0,01-0,5 μM ultrafinog praha itrijum oksida.
Kod metode taloženja oksalatom, rastvor oksalne kiseline se dodaje kap po kap dok se dodaje amonijak kako bi se osigurala konstantna pH vrijednost tokom procesa reakcije, što rezultira veličinom čestica praha itrijum oksida manjom od 1 μM. Prvo se rastvor itrijum nitrata istaloži amonijačnom vodom da bi se dobio koloid itrijum hidroksida, a zatim se pretvori rastvorom oksalne kiseline da bi se dobio prah Y2O3 veličine m, veličine čestica manjih od 1 μM. Doda se EDTA u rastvor itrijum nitrata Y3+ koncentracije 0,25-0,5 mol/L, podesi se pH na 9 amonijačnom vodom, doda se amonijum oksalat i kap po kap dodaje se rastvor 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 itrijum oksida veličine čestica od 40-100 nm.
Tokom procesa pripremeultrafini oksidi rijetkih zemaljaMetodom taloženja, skloni su nastanku različitih stepena aglomeracije. Stoga je tokom procesa pripreme potrebno strogo kontrolisati uslove sinteze, podešavanjem pH vrijednosti, korištenjem različitih taložnika, dodavanjem disperzanata i drugim metodama kako bi se međuproizvodi u potpunosti dispergovali. Zatim se biraju odgovarajuće metode sušenja i konačno, kalcinacijom se dobijaju dobro dispergovani ultrafini prahovi rijetkih zemnih jedinjenja.
Vrijeme objave: 21. april 2023.