Voorbereiding vanultrafijne zeldzame aardoxiden
Ultrafijne zeldzame-aardeverbindingen hebben een breder scala aan toepassingen dan zeldzame-aardeverbindingen met een gemiddelde deeltjesgrootte, en er wordt momenteel meer onderzoek naar gedaan. De bereidingsmethoden worden onderverdeeld in de vaste-fasemethode, de vloeibare-fasemethode en de gasfasemethode, afhankelijk van de aggregatietoestand van de stof. Momenteel wordt de vloeibare-fasemethode veel gebruikt in laboratoria en de industrie om ultrafijne poeders van zeldzame-aardeverbindingen te bereiden. Deze methode omvat voornamelijk de precipitatiemethode, de sol-gelmethode, de hydrothermische methode, de templatemethode, de micro-emulsiemethode en de alkydhydrolysemethode. De precipitatiemethode is het meest geschikt voor industriële productie.
De precipitatiemethode bestaat uit het toevoegen van het neerslagmiddel aan de metaalzoutoplossing voor precipitatie, en vervolgens filteren, wassen, drogen en ontleden door verhitting om poederproducten te verkrijgen. Het omvat de directe precipitatiemethode, de uniforme precipitatiemethode en de coprecipitatiemethode. Bij de gewone precipitatiemethode kunnen zeldzame aardoxiden en zeldzame aardzouten die vluchtige zuurradicalen bevatten, worden verkregen door het precipitaat te verbranden, met een deeltjesgrootte van 3-5 μm. Het specifieke oppervlak is kleiner dan 10 μm/g en heeft geen speciale fysische en chemische eigenschappen. De ammoniumcarbonaat- en oxaalzuurprecipitatiemethode zijn momenteel de meest gebruikte methoden voor de productie van gewone oxidepoeders, en zolang de procesomstandigheden van de precipitatiemethode worden gewijzigd, kunnen ze worden gebruikt om ultrafijne zeldzame aardoxidepoeders te bereiden.
Onderzoek heeft aangetoond dat de belangrijkste factoren die de deeltjesgrootte en morfologie van ultrafijne poeders van zeldzame aarden beïnvloeden bij de ammoniumbicarbonaatprecipitatiemethode, de concentratie van zeldzame aarden in de oplossing, de neerslagtemperatuur, de concentratie van het neerslagmiddel, enz. zijn. De concentratie van zeldzame aarden in de oplossing is essentieel voor de vorming van uniform gedispergeerde ultrafijne poeders. Bijvoorbeeld, in het experiment met Y3+-precipitatie om Y2O3 te bereiden, verloopt het neerslagproces soepel wanneer de massaconcentratie van zeldzame aarden 20-30 g/l is (berekend met Y2O3). Het yttriumoxide-ultrafijne poeder dat wordt verkregen door carbonaatprecipitatie door drogen en branden is klein, uniform en heeft een goede dispersie.
Bij chemische reacties is temperatuur een doorslaggevende factor. In de bovenstaande experimenten, bij een temperatuur van 60-70 °C, is de neerslag traag, de filtratie snel, de deeltjes zijn los en uniform en ze zijn in principe bolvormig; wanneer de reactietemperatuur lager is dan 50 °C, vormt de neerslag zich sneller, met meer korrels en kleinere deeltjesgroottes. Tijdens de reactie is de hoeveelheid CO2 en NH3 die overstroomt minder, en de neerslag is in een kleverige vorm, die niet geschikt is voor filtratie en wassen. Na verbranding tot yttriumoxide blijven er nog steeds blokkerige stoffen over die sterk agglomereren en grotere deeltjesgroottes hebben. De concentratie ammoniumbicarbonaat beïnvloedt ook de deeltjesgrootte van yttriumoxide. Wanneer de concentratie ammoniumbicarbonaat lager is dan 1 mol/l, is de verkregen yttriumoxidedeeltjesgrootte klein en uniform; wanneer de concentratie ammoniumbicarbonaat hoger is dan 1 mol/l, zal er lokale neerslag optreden, wat agglomeratie en grotere deeltjes veroorzaakt. Onder geschikte omstandigheden kan een deeltjesgrootte van 0,01-0,5 μM ultrafijn yttriumoxidepoeder worden verkregen.
Bij de oxalaatprecipitatiemethode wordt de oxaalzuuroplossing druppelsgewijs toegevoegd terwijl ammoniak wordt toegevoegd om een constante pH-waarde te garanderen tijdens het reactieproces, wat resulteert in een deeltjesgrootte van minder dan 1 μM van yttriumoxidepoeder. Neerslag eerst de yttriumnitraatoplossing met ammoniakwater om yttriumhydroxidecolloïde te verkrijgen, en zet dit vervolgens om met oxaalzuuroplossing om een deeltjesgrootte van minder dan 1 μM Y2O3-poeder van m te verkrijgen. Voeg EDTA toe aan een Y3+-oplossing van yttriumnitraat met een concentratie van 0,25-0,5 mol/l, breng de pH op 9 met ammoniakwater, voeg ammoniumoxalaat toe en druppel een 3 mol/l HNO3-oplossing met een snelheid van 1-8 ml/min bij 50 ℃ totdat de neerslag is voltooid bij pH = 2. Er kan yttriumoxidepoeder met een deeltjesgrootte van 40-100 nm worden verkregen.
Tijdens het voorbereidingsprocesultrafijne zeldzame aardoxidenBij precipitatie kunnen verschillende agglomeratiegraden optreden. Daarom is het tijdens het bereidingsproces noodzakelijk om de syntheseomstandigheden strikt te controleren, door de pH-waarde aan te passen, verschillende precipitatiemiddelen te gebruiken, dispergeermiddelen toe te voegen en andere methoden te gebruiken om de tussenproducten volledig te dispergeren. Vervolgens worden geschikte droogmethoden geselecteerd en uiteindelijk worden goed gedispergeerde ultrafijne poeders van zeldzame aardmetalen verkregen door calcinatie.
Plaatsingstijd: 21-04-2023