Przygotowanieultradrobne tlenki ziem rzadkich
Ultradrobne związki ziem rzadkich mają szerszy zakres zastosowań w porównaniu do związków ziem rzadkich o ogólnych rozmiarach cząstek i obecnie trwają nad nimi dalsze badania. Metody przygotowania dzielą się na metodę fazy stałej, metodę fazy ciekłej i metodę fazy gazowej w zależności od stanu agregacji substancji. Obecnie metoda fazy ciekłej jest szeroko stosowana w laboratoriach i przemyśle do przygotowywania ultradrobnych proszków związków ziem rzadkich. Obejmuje ona głównie metodę wytrącania, metodę sol-żel, metodę hydrotermalną, metodę szablonową, metodę mikroemulsji i metodę hydrolizy alkidu, spośród których metoda wytrącania jest najbardziej odpowiednia do produkcji przemysłowej.
Metoda wytrącania polega na dodaniu środka strącającego do roztworu soli metalu w celu wytrącenia, a następnie przefiltrowaniu, przemyciu, wysuszeniu i rozłożeniu na ciepło w celu uzyskania produktów proszkowych. Obejmuje ona metodę bezpośredniego wytrącania, metodę równomiernego wytrącania i metodę współstrącania. W zwykłej metodzie wytrącania tlenki ziem rzadkich i sole ziem rzadkich zawierające lotne rodniki kwasowe można uzyskać przez spalenie osadu o wielkości cząstek 3-5 μm. Powierzchnia właściwa jest mniejsza niż 10 ㎡/g i nie posiada specjalnych właściwości fizycznych i chemicznych. Metoda wytrącania węglanem amonu i metoda wytrącania kwasem szczawiowym są obecnie najczęściej stosowanymi metodami wytwarzania zwykłych proszków tlenkowych i o ile warunki procesu metody wytrącania ulegną zmianie, można ich używać do przygotowywania ultradrobnych proszków tlenków ziem rzadkich.
Badania wykazały, że główne czynniki wpływające na wielkość cząstek i morfologię ultradrobnych proszków ziem rzadkich w metodzie wytrącania wodorowęglanem amonu obejmują stężenie ziem rzadkich w roztworze, temperaturę wytrącania, stężenie środka wytrącającego itp. Stężenie ziem rzadkich w roztworze jest kluczem do tworzenia równomiernie rozproszonych ultradrobnych proszków. Na przykład w eksperymencie wytrącania Y3+ w celu przygotowania Y2O3, gdy stężenie masowe ziem rzadkich wynosi 20~30g/l (obliczone na podstawie Y2O3), proces wytrącania jest płynny, a ultradrobny proszek tlenku itru uzyskany z wytrącania węglanu przez suszenie i spalanie jest mały, jednolity, a dyspersja jest dobra.
W reakcjach chemicznych temperatura jest decydującym czynnikiem. W powyższych eksperymentach, gdy temperatura wynosi 60-70 ℃, wytrącanie jest powolne, filtracja jest szybka, cząstki są luźne i jednolite i są zasadniczo kuliste; Gdy temperatura reakcji jest niższa niż 50 ℃, wytrącanie tworzy się szybciej, z większą ilością ziaren i mniejszymi rozmiarami cząstek. Podczas reakcji ilość przelewów CO2 i NH3 jest mniejsza, a wytrącanie ma lepką formę, która nie nadaje się do filtrowania i mycia. Po spaleniu do tlenku itru nadal występują substancje blokowe, które poważnie się aglomerują i mają większe rozmiary cząstek. Stężenie wodorowęglanu amonu również wpływa na rozmiar cząstek tlenku itru. Gdy stężenie wodorowęglanu amonu jest mniejsze niż 1 mol/l, uzyskany rozmiar cząstek tlenku itru jest mały i jednolity; Gdy stężenie wodorowęglanu amonu przekroczy 1mol/l, wystąpi lokalne wytrącanie, powodując aglomerację i większe cząsteczki. W odpowiednich warunkach można uzyskać cząsteczkę o wielkości 0,01-0,5 μ M ultradrobnego proszku tlenku itru.
W metodzie wytrącania szczawianu, roztwór kwasu szczawiowego jest dodawany kroplami, podczas gdy amoniak jest dodawany, aby zapewnić stałą wartość pH podczas procesu reakcji, co skutkuje wielkością cząstek mniejszą niż 1 μ M proszku tlenku itru. Najpierw wytrąć roztwór azotanu itru wodą amoniakalną, aby uzyskać koloid wodorotlenku itru, a następnie przekształć go roztworem kwasu szczawiowego, aby uzyskać wielkość cząstek mniejszą niż 1 μ Y2O3 proszku m. Dodaj EDTA do roztworu Y3+ azotanu itru o stężeniu 0,25-0,5 mol/l, dostosuj pH do 9 wodą amoniakalną, dodaj szczawian amonu i wkraplaj roztwór HNO3 o stężeniu 3 mol/l z szybkością 1-8 ml/min w 50 ℃, aż wytrącanie zostanie zakończone przy pH=2. Można uzyskać proszek tlenku itru o wielkości cząstek 40–100 nm.
W trakcie procesu przygotowywaniaultradrobne tlenki ziem rzadkichmetodą wytrącania, mogą wystąpić różne stopnie aglomeracji. Dlatego podczas procesu przygotowania konieczne jest ścisłe kontrolowanie warunków syntezy, poprzez dostosowanie wartości pH, stosowanie różnych środków strącających, dodawanie środków dyspergujących i innych metod w celu całkowitego rozproszenia produktów pośrednich. Następnie wybierane są odpowiednie metody suszenia, a na końcu, dobrze rozproszone związki ziem rzadkich w postaci ultradrobnych proszków są uzyskiwane poprzez kalcynację.
Czas publikacji: 21-kwi-2023