Valmisteluultrahienoja harvinaisten maametallien oksideja
Ultrahienoilla harvinaisten maametallien yhdisteillä on laajempi käyttöalue kuin harvinaisten maametallien yhdisteillä, joilla on yleinen hiukkaskoko, ja niitä tutkitaan tällä hetkellä enemmän. Valmistusmenetelmät on jaettu kiinteäfaasimenetelmään, nestefaasimenetelmään ja kaasufaasimenetelmään aineen aggregaatiotilan mukaan. Tällä hetkellä nestefaasimenetelmää käytetään laajalti laboratorioissa ja teollisuudessa harvinaisten maametallien yhdisteiden ultrahienojen jauheiden valmistukseen. Se sisältää pääasiassa saostusmenetelmän, sooligeelimenetelmän, hydrotermisen menetelmän, templaattimenetelmän, mikroemulsiomenetelmän ja alkydihydrolyysimenetelmän, joista saostusmenetelmä on sopivin teolliseen tuotantoon.
Saostusmenetelmänä on lisätä saostusaine metallisuolaliuokseen saostusta varten, ja sitten suodattaa, pestään, kuivataan ja lämpöhajotetaan jauhetuotteiden saamiseksi. Se sisältää suorasaostusmenetelmän, yhtenäisen saostusmenetelmän ja yhteissaostusmenetelmän. Tavallisessa saostusmenetelmässä haihtuvia happoradikaaleja sisältäviä harvinaisten maametallien oksideja ja harvinaisten maametallien suoloja voidaan saada polttamalla sakka, jonka hiukkaskoko on 3-5 μm. Ominaispinta-ala on alle 10 ㎡/g, eikä sillä ole erityisiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Ammoniumkarbonaattisaostusmenetelmä ja oksaalihapposaostusmenetelmä ovat tällä hetkellä yleisimmin käytetyt menetelmät tavallisten oksidijauheiden valmistuksessa, ja niin kauan kuin saostusmenetelmän prosessiolosuhteita muutetaan, niitä voidaan käyttää ultrahienojen harvinaisten maametallien oksidijauheiden valmistukseen.
Tutkimus on osoittanut, että tärkeimpiä harvinaisten maametallien ultrahienojen jauheiden hiukkaskokoon ja morfologiaan vaikuttavia tekijöitä ammoniumbikarbonaattisaostusmenetelmässä ovat harvinaisten maametallien pitoisuus liuoksessa, saostuslämpötila, saostusaineen pitoisuus jne. Harvinaisten maametallien pitoisuus liuoksessa. liuos on avain tasaisesti dispergoituneiden ultrahienojen jauheiden muodostamiseen. Esimerkiksi kokeessa Y3+saostus Y2O3:n valmistamiseksi, kun harvinaisen maametallin massapitoisuus on 20-30g/L (laskettuna Y2O3:lla), saostusprosessi on tasainen ja yttriumoksidin ultrahienojauhe saadaan karbonaattisaostuksesta kuivuminen ja palaminen on pientä, tasaista ja hajoavuus on hyvä.
Kemiallisissa reaktioissa lämpötila on ratkaiseva tekijä. Yllä olevissa kokeissa lämpötilan ollessa 60-70 ℃ saostuminen on hidasta, suodatus nopeaa, hiukkaset löysät ja tasaiset ja pohjimmiltaan pallomaiset; Kun reaktiolämpötila on alle 50 ℃, sakka muodostuu nopeammin, enemmän rakeita ja pienempiä hiukkaskokoja. Reaktion aikana CO2:n ja NH3:n ylivuoto vähenee ja sakka on tahmeassa muodossa, joka ei sovellu suodatukseen ja pesuun. Yttriumoksidiksi palamisen jälkeen on edelleen lohkomaisia aineita, jotka agglomeroituvat vakavasti ja joiden hiukkaskoko on suurempi. Ammoniumbikarbonaatin pitoisuus vaikuttaa myös yttriumoksidin hiukkaskokoon. Kun ammoniumbikarbonaatin pitoisuus on alle 1 mol/l, saatu yttriumoksidihiukkaskoko on pieni ja tasainen; Kun ammoniumbikarbonaatin pitoisuus ylittää 1 mol/L, tapahtuu paikallista saostumista, mikä aiheuttaa agglomeraatiota ja suurempia hiukkasia. Sopivissa olosuhteissa voidaan saada 0,01-0,5 hiukkaskoko μM ultrahienoa yttriumoksidijauhetta.
Oksalaattisaostusmenetelmässä oksaalihappoliuos lisätään tipoittain, kun taas ammoniakkia lisätään vakio pH-arvon varmistamiseksi reaktioprosessin aikana, jolloin yttriumoksidijauheen hiukkaskoko on alle 1 μM. Ensin saostetaan yttriumnitraattiliuos ammoniakkivedellä yttriumhydroksidikolloidin saamiseksi ja muunnetaan sitten oksaalihappoliuoksella, jotta saadaan hiukkaskoko alle 1 μ Y2O3-jauhetta m. Lisää EDTA yttriumnitraatin Y3+-liuokseen, jonka pitoisuus on 0,25-0,5 mol/l, säädä pH arvoon 9 ammoniakkivedellä, lisää ammoniumoksalaattia ja tiputa 3 mol/l HNO3-liuosta nopeudella 1-8 ml/ min 50 ℃:ssa, kunnes saostuminen on täydellinen pH = 2:ssa. Voidaan saada yttriumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 40-100 nm.
Valmisteluprosessin aikanaultrahienoja harvinaisten maametallien oksidejasaostusmenetelmällä on taipumus esiintyä eriasteisia agglomeraatioita. Siksi valmistusprosessin aikana on välttämätöntä valvoa tarkasti synteesiolosuhteita säätämällä pH-arvoa, käyttämällä erilaisia saostusaineita, lisäämällä dispergointiaineita ja muita menetelmiä välituotteiden täydelliseksi dispergoimiseksi. Sitten valitaan sopivat kuivausmenetelmät ja lopuksi saadaan kalsinoinnin avulla hyvin dispergoituneita harvinaisten maametallien yhdisteiden ultrahienoja jauheita.
Postitusaika: 21.4.2023