Подготовкаультрадисперсные оксиды редкоземельных элементов
Ультрадисперсные редкоземельные соединения имеют более широкий спектр применения по сравнению с редкоземельными соединениями с обычными размерами частиц, и в настоящее время по ним проводится больше исследований. В зависимости от агрегатного состояния вещества методы приготовления подразделяются на твердофазный метод, жидкофазный метод и газофазный метод. В настоящее время жидкофазный метод широко применяется в лабораториях и промышленности для получения ультрадисперсных порошков редкоземельных соединений. В основном он включает метод осаждения, золь-гель-метод, гидротермальный метод, темплатный метод, метод микроэмульсии и метод алкидного гидролиза, среди которых метод осаждения является наиболее подходящим для промышленного производства.
Метод осаждения заключается в добавлении осадителя к раствору солей металлов для осаждения, а затем фильтровании, промывании, сушке и термическом разложении с получением порошкообразных продуктов. Он включает метод прямого осаждения, метод равномерного осаждения и метод соосаждения. При обычном методе осаждения путем сжигания осадка можно получить оксиды и соли редкоземельных элементов, содержащие радикалы летучих кислот, с размером частиц 3-5 мкм. Удельная поверхность составляет менее 10 м²/г и не обладает особыми физическими и химическими свойствами. Метод осаждения карбоната аммония и метод осаждения щавелевой кислотой в настоящее время являются наиболее часто используемыми методами получения порошков обычных оксидов, и, если условия процесса метода осаждения изменены, их можно использовать для получения ультрадисперсных порошков оксидов редкоземельных элементов.
Исследования показали, что к основным факторам, влияющим на размер частиц и морфологию ультрадисперсных порошков редкоземельных элементов в методе осаждения бикарбоната аммония, относятся концентрация редкоземельных элементов в растворе, температура осаждения, концентрация осадителя и др. Концентрация редкоземельных элементов в растворе Раствор является ключом к формированию однородно дисперсных ультрадисперсных порошков. Например, в эксперименте по осаждению Y3+ для получения Y2O3, когда массовая концентрация редкоземельных элементов составляет 20–30 г/л (рассчитанная по Y2O3), процесс осаждения является плавным, и ультрадисперсный порошок оксида иттрия, полученный в результате осаждения карбоната путем высыхание и горение небольшие, равномерные, дисперсность хорошая.
В химических реакциях решающим фактором является температура. В приведенных выше экспериментах при температуре 60-70 ℃ осаждение происходит медленно, фильтрация быстрая, частицы рыхлые и однородные, в основном сферические; Когда температура реакции ниже 50 ℃, осадок образуется быстрее, с большим количеством зерен и меньшим размером частиц. В ходе реакции количество переливов CO2 и NH3 меньше, а осадок находится в липкой форме, которая не пригодна для фильтрации и промывки. После сжигания до оксида иттрия все еще остаются глыбистые вещества, которые серьезно агломерируются и имеют более крупные размеры частиц. Концентрация бикарбоната аммония также влияет на размер частиц оксида иттрия. Когда концентрация бикарбоната аммония составляет менее 1 моль/л, размер полученных частиц оксида иттрия мал и однороден; Когда концентрация бикарбоната аммония превышает 1 моль/л, происходит локальное осаждение, вызывающее агломерацию и образование более крупных частиц. При подходящих условиях можно получить ультрадисперсный порошок оксида иттрия с размером частиц 0,01-0,5 мкм.
В методе осаждения оксалата раствор щавелевой кислоты добавляют по каплям, одновременно добавляя аммиак, чтобы обеспечить постоянное значение pH во время процесса реакции, в результате чего размер частиц порошка оксида иттрия составляет менее 1 мкм. Сначала раствор нитрата иттрия осаждают аммиачной водой с получением коллоида гидроксида иттрия, а затем конвертируют его раствором щавелевой кислоты до получения порошка Y2O3 размером менее 1 мкм m. К раствору Y3+ нитрата иттрия с концентрацией 0,25-0,5моль/л добавить ЭДТА, довести pH до 9 аммиачной водой, добавить оксалат аммония и капнуть 3моль/л раствор HNO3 из расчета 1-8мл/л. мин при 50 ℃ до полного осаждения при pH=2. Можно получить порошок оксида иттрия с размером частиц 40-100 нм.
В процессе подготовкиультрадисперсные оксиды редкоземельных элементовпри использовании метода осаждения могут возникать различные степени агломерации. Поэтому в процессе приготовления необходимо строго контролировать условия синтеза, регулируя значение рН, используя различные осадители, добавляя диспергаторы и другие методы для полного диспергирования промежуточных продуктов. Затем выбираются соответствующие методы сушки и, наконец, путем прокаливания получают хорошо диспергированные ультрадисперсные порошки редкоземельных соединений.
Время публикации: 21 апреля 2023 г.