Подготовкаультратонкие оксиды редкоземельных металлов
Сверхтонкие редкоземельные соединения имеют более широкий спектр применения по сравнению с редкоземельными соединениями с обычными размерами частиц, и в настоящее время проводится больше исследований по ним. Методы приготовления делятся на твердофазный метод, жидкофазный метод и газофазный метод в соответствии с агрегатным состоянием вещества. В настоящее время жидкофазный метод широко используется в лабораториях и промышленности для приготовления сверхтонких порошков редкоземельных соединений. Он в основном включает метод осаждения, золь-гель метод, гидротермальный метод, шаблонный метод, микроэмульсионный метод и метод алкидного гидролиза, среди которых метод осаждения является наиболее подходящим для промышленного производства.
Метод осаждения заключается в добавлении осадителя к раствору соли металла для осаждения, а затем в фильтрации, промывке, сушке и термическом разложении для получения порошковых продуктов. Он включает метод прямого осаждения, метод равномерного осаждения и метод соосаждения. В обычном методе осаждения редкоземельные оксиды и редкоземельные соли, содержащие летучие кислотные радикалы, могут быть получены путем сжигания осадка с размером частиц 3-5 мкм. Удельная площадь поверхности составляет менее 10 ㎡/г и не обладает особыми физическими и химическими свойствами. Метод осаждения карбонатом аммония и метод осаждения щавелевой кислотой в настоящее время являются наиболее часто используемыми методами для получения обычных оксидных порошков, и при изменении условий процесса метода осаждения их можно использовать для приготовления сверхтонких порошков оксидов редкоземельных элементов.
Исследования показали, что основными факторами, влияющими на размер частиц и морфологию ультрадисперсных порошков редкоземельных элементов в методе осаждения бикарбонатом аммония, являются концентрация редкоземельных элементов в растворе, температура осаждения, концентрация осаждающего агента и т. д. Концентрация редкоземельных элементов в растворе является ключом к образованию равномерно диспергированных ультрадисперсных порошков. Например, в эксперименте по осаждению Y3+ для получения Y2O3, когда массовая концентрация редкоземельных элементов составляет 20~30 г/л (рассчитано по Y2O3), процесс осаждения проходит гладко, а ультрадисперсный порошок оксида иттрия, полученный из осаждения карбоната путем сушки и обжига, является мелким, однородным и имеет хорошую дисперсность.
В химических реакциях температура является решающим фактором. В приведенных выше экспериментах, когда температура составляет 60-70 ℃, осаждение происходит медленно, фильтрация быстрая, частицы рыхлые и однородные, и они в основном сферические; Когда температура реакции ниже 50 ℃, осаждение образуется быстрее, с большим количеством зерен и меньшими размерами частиц. Во время реакции количество переливающегося CO2 и NH3 меньше, и осаждение находится в липкой форме, которая не подходит для фильтрации и промывки. После сжигания в оксиде иттрия все еще остаются блочные 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, полученный размер частиц оксида иттрия небольшой и однородный; Когда концентрация бикарбоната аммония превышает 1 моль/л, будет происходить локальное осаждение, вызывающее агломерацию и более крупные частицы. При подходящих условиях можно получить сверхтонкий порошок оксида иттрия с размером частиц 0,01–0,5 мкм.
В методе осаждения оксалата раствор щавелевой кислоты добавляется по каплям, в то время как аммиак добавляется для обеспечения постоянного значения pH в процессе реакции, в результате чего получается порошок оксида иттрия размером менее 1 мкм. Сначала осаждают раствор нитрата иттрия аммиачной водой, чтобы получить коллоид гидроксида иттрия, а затем преобразуют его с раствором щавелевой кислоты, чтобы получить порошок Y2O3 размером менее 1 мкм. Добавьте ЭДТА к раствору Y3+ нитрата иттрия с концентрацией 0,25-0,5 моль/л, доведите pH до 9 с помощью аммиачной воды, добавьте оксалат аммония и капайте раствор HNO3 концентрацией 3 моль/л со скоростью 1-8 мл/мин при 50 ℃ до завершения осаждения при pH=2. Можно получить порошок оксида иттрия с размером частиц 40-100 нм.
В процессе подготовкиультратонкие оксиды редкоземельных металловметодом осаждения склонны к возникновению различных степеней агломерации. Поэтому в процессе приготовления необходимо строго контролировать условия синтеза, регулируя значение pH, используя различные осадители, добавляя диспергаторы и другие методы для полного диспергирования промежуточных продуктов. Затем выбираются соответствующие методы сушки, и, наконец, путем прокаливания получаются хорошо диспергированные ультратонкие порошки редкоземельных соединений.
Время публикации: 21-апр.-2023