Przygotowanieultradrobne tlenki metali ziem rzadkich
Najdrobniejsze związki pierwiastków ziem rzadkich mają szerszy zakres zastosowań w porównaniu ze związkami pierwiastków ziem rzadkich o ogólnych rozmiarach cząstek i obecnie prowadzonych jest nad nimi więcej badań.Metody przygotowania dzielą się na metodę w fazie stałej, metodę w fazie ciekłej i metodę w fazie gazowej, w zależności od stanu skupienia substancji.Obecnie metoda fazy ciekłej jest szeroko stosowana w laboratoriach i przemyśle do wytwarzania ultradrobnych proszków związków metali ziem rzadkich.Obejmuje głównie metodę wytrącania, metodę zolu-żelu, metodę hydrotermalną, metodę szablonową, metodę mikroemulsji i metodę hydrolizy alkidowej, 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 rozkładzie cieplnym w celu uzyskania produktów w postaci proszku.Obejmuje metodę bezpośredniego strącania, metodę jednolitego strącania i metodę współstrącania.W zwykłej metodzie wytrącania tlenki metali ziem rzadkich i sole metali ziem rzadkich zawierające lotne rodniki kwasowe można otrzymać poprzez spalanie 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 proszków tlenków zwykłych i pod warunkiem zmiany warunków procesu metody wytrącania mogą być stosowane do otrzymywania ultradrobnych proszków tlenków metali ziem rzadkich.
Badania wykazały, że do głównych czynników wpływających na wielkość cząstek i morfologię ultradrobnych proszków metali ziem rzadkich w metodzie wytrącania wodorowęglanem amonu zalicza się stężenie pierwiastków ziem rzadkich w roztworze, temperaturę wytrącania, stężenie środka strącającego itp. Stężenie pierwiastków ziem rzadkich w roztworze rozwiązanie jest kluczem do formowania równomiernie zdyspergowanych ultradrobnych proszków.Na przykład w eksperymencie wytrącania Y3+ w celu przygotowania Y2O3, gdy stężenie masowe pierwiastków ziem rzadkich wynosi 20 ~ 30 g/l (obliczone przez Y2O3), proces wytrącania jest płynny, a ultradrobny proszek tlenku itru otrzymywany jest w wyniku wytrącania węglanów suszenie i spalanie jest małe, jednolite, a dyspersja jest dobra.
W reakcjach chemicznych decydującym czynnikiem jest temperatura.W powyższych eksperymentach, gdy temperatura wynosi 60-70 ℃, wytrącanie jest powolne, filtracja jest szybka, cząstki są luźne i jednolite i zasadniczo są kuliste;Gdy temperatura reakcji jest niższa niż 50 ℃, opady tworzą się szybciej, z większą liczbą ziaren i mniejszymi rozmiarami cząstek.Podczas reakcji ilość nadmiaru CO2 i NH3 jest mniejsza, a osad ma postać lepką, nie nadającą się do filtracji i przemywania.Po spaleniu do tlenku itru nadal znajdują się substancje blokowe, które poważnie aglomerują i mają większe cząstki.Stężenie wodorowęglanu amonu wpływa również na wielkość cząstek tlenku itru.Gdy stężenie wodorowęglanu amonu jest mniejsze niż 1 mol/l, wielkość cząstek otrzymanego tlenku itru jest mała i jednorodna;Gdy stężenie wodorowęglanu amonu przekroczy 1 mol/l, nastąpi lokalny wytrącanie, powodując aglomerację i większe cząstki.W odpowiednich warunkach można otrzymać ultradrobny proszek tlenku itru o wielkości cząstek 0,01-0,5 µM.
W metodzie wytrącania szczawianów wkrapla się roztwór kwasu szczawiowego i jednocześnie dodaje się amoniak, aby zapewnić stałą wartość pH podczas procesu reakcji, w wyniku czego wielkość cząstek proszku tlenku itru jest mniejsza niż 1 μM.Najpierw wytrącić roztwór azotanu itru wodą amoniakalną, aby otrzymać koloid wodorotlenku itru, a następnie przekształcić go roztworem kwasu szczawiowego, aby uzyskać cząstki o wielkości mniejszej niż 1 μ Y2O3 w proszku o m.Dodać EDTA do roztworu azotanu itru Y3+ o stężeniu 0,25-0,5 mol/l, ustawić pH na 9 wodą amoniakalną, dodać szczawian amonu i wkraplać roztwór HNO3 o stężeniu 3 mol/l z szybkością 1-8 ml/ min w 50 ℃ aż do całkowitego wytrącenia przy pH=2.Można otrzymać proszek tlenku itru o wielkości cząstek 40-100 nm.
W trakcie przygotowańultradrobne tlenki metali ziem rzadkichmetodą strącania istnieje ryzyko wystąpienia różnych stopni aglomeracji.Dlatego w procesie przygotowania należy ściśle kontrolować warunki syntezy, dostosowując wartość pH, stosując różne środki strącające, dodając środki dyspergujące i inne metody w celu pełnego zdyspergowania produktów pośrednich.Następnie dobiera się odpowiednie metody suszenia, a na koniec poprzez kalcynację otrzymuje się dobrze zdyspergowane ultradrobne proszki związków metali ziem rzadkich.
Czas publikacji: 21 kwietnia 2023 r