Előkészítésultrafinom ritkaföldfém-oxidok
Az ultrafinom ritkaföldfém-vegyületek szélesebb körű felhasználási körrel rendelkeznek az általános részecskeméretű ritkaföldfém-vegyületekhez képest, és jelenleg is több kutatás folyik velük kapcsolatban. Az előállítási módszereket az anyag aggregációs állapota szerint szilárd fázisú módszerre, folyadékfázisú módszerre és gázfázisú módszerre osztják. Jelenleg a folyadékfázisú módszert széles körben alkalmazzák a laboratóriumokban és az iparban a ritkaföldfém-vegyületek ultrafinom porainak előállítására. Főként a kicsapási módszert, a szol-gél módszert, a hidrotermikus módszert, a templát módszert, a mikroemulziós módszert és az alkid hidrolízis módszert foglalja magában, amelyek közül a kicsapási módszer a legalkalmasabb az ipari termeléshez.
A kicsapási módszer lényege, hogy a kicsapószert a fémsó oldathoz adják a kicsapáshoz, majd szűrik, mossák, szárítják és hővel bontják, így por állagú termékeket kapnak. Magában foglalja a közvetlen kicsapási módszert, az egyenletes kicsapási módszert és a koprecipitációs módszert. A hagyományos kicsapási módszerrel ritkaföldfém-oxidokat és illékony savgyököket tartalmazó ritkaföldfém-sókat lehet előállítani a csapadék elégetésével, 3-5 μm szemcseméretű. A fajlagos felület kisebb, mint 10 ㎡/g, és nem rendelkezik különleges fizikai és kémiai tulajdonságokkal. Az ammónium-karbonátos kicsapási módszer és az oxálsavas kicsapási módszer jelenleg a leggyakrabban használt módszerek a hagyományos oxidporok előállítására, és amíg a kicsapási módszer folyamatfeltételei megváltoznak, ultrafinom ritkaföldfém-oxid porok előállítására is használhatók.
Kutatások kimutatták, hogy az ammónium-hidrogén-karbonátos kicsapási módszerrel előállított ritkaföldfém ultrafinom porok részecskeméretét és morfológiáját befolyásoló fő tényezők közé tartozik a ritkaföldfém koncentrációja az oldatban, a kicsapási hőmérséklet, a kicsapószer koncentrációja stb. A ritkaföldfém koncentrációja az oldatban kulcsfontosságú az egyenletesen diszpergált ultrafinom porok képződéséhez. Például az Y3+ kicsapásos kísérletben az Y2O3 előállítására, amikor a ritkaföldfém tömegkoncentrációja 20~30 g/l (Y2O3-mal számítva), a kicsapási folyamat sima, és a szárítással és égetéssel előállított ittrium-oxid ultrafinom por kicsi, egyenletes és diszperziós tulajdonságokkal rendelkezik.
A kémiai reakciókban a hőmérséklet döntő tényező. A fenti kísérletekben, amikor a hőmérséklet 60-70 ℃, a csapadékképződés lassú, a szűrés gyors, a részecskék lazák és egyenletesek, és alapvetően gömb alakúak; amikor a reakcióhőmérséklet 50 ℃ alatt van, a csapadékképződés gyorsabb, több szemcsét és kisebb részecskeméretet mutat. A reakció során a CO2 és az NH3 túlfolyása kisebb, és a csapadék ragadós formában van, ami nem alkalmas szűrésre és mosásra. Az ittrium-oxiddá való elégetés után is maradnak blokkos anyagok, amelyek erősen agglomerálódnak és nagyobb részecskemérettel rendelkeznek. Az ammónium-hidrogén-karbonát koncentrációja is befolyásolja az ittrium-oxid részecskeméretét. Amikor az ammónium-hidrogén-karbonát koncentrációja kisebb, mint 1 mol/l, a kapott ittrium-oxid részecskemérete kicsi és egyenletes; amikor az ammónium-hidrogén-karbonát koncentrációja meghaladja az 1 mol/l-t, lokális kicsapódás következik be, ami agglomerációt és nagyobb részecskéket okoz. Megfelelő körülmények között 0,01-0,5 μM ultrafinom ittrium-oxid por nyerhető.
Az oxalátos kicsapási módszernél az oxálsavoldatot cseppenként adagolják, miközben ammóniát adagolnak, hogy a reakciófolyamat során állandó pH-értéket tartsanak, így az ittrium-oxid por részecskemérete kisebb, mint 1 μM. Először az ittrium-nitrát oldatot ammóniás vízzel kicsapják, hogy ittrium-hidroxid kolloidot kapjanak, majd oxálsavoldattal átalakítják, hogy 1 μm-nél kisebb részecskeméretű Y2O3 port kapjanak. EDTA-t adnak 0,25-0,5 mol/l koncentrációjú ittrium-nitrát Y3+ oldathoz, ammóniás vízzel a pH-t 9-re állítják be, hozzáadják az ammónium-oxalátot, és 3 mol/l HNO3 oldatot csepegtetnek hozzá 1-8 ml/perc sebességgel 50 °C-on, amíg a kicsapódás teljessé nem válik pH = 2-nél. 40-100 nm részecskeméretű ittrium-oxid port kapnak.
Az előkészítés folyamata soránultrafinom ritkaföldfém-oxidokA kicsapási módszerrel különböző fokú agglomeráció alakulhat ki. Ezért az előállítási folyamat során szigorúan ellenőrizni kell a szintézis körülményeit a pH-érték beállításával, különböző kicsapószerek használatával, diszpergálószerek hozzáadásával és egyéb módszerekkel a köztitermékek teljes diszpergálása érdekében. Ezután megfelelő szárítási módszereket választanak, és végül kalcinálással jól diszpergált ritkaföldfém-vegyület ultrafinom porokat kapnak.
Közzététel ideje: 2023. április 21.