Подготовка наултрафини редкоземни оксиди
Ултрафините редкоземни съединения имат по-широк спектър на приложение в сравнение с редкоземните съединения с общи размери на частиците и в момента има повече изследвания върху тях. Методите за получаване се разделят на твърдофазен метод, течнофазен метод и газовофазен метод според агрегатното състояние на веществото. Понастоящем течнофазният метод се използва широко в лабораториите и промишлеността за получаване на ултрафини прахове от редкоземни съединения. Той включва главно метод на утаяване, зол-гел метод, хидротермален метод, шаблонен метод, микроемулсионен метод и метод на алкидна хидролиза, сред които методът на утаяване е най-подходящ за промишлено производство.
Методът на утаяване е добавяне на утаителя към разтвора на метална сол за утаяване, след което филтриране, промиване, сушене и разлагане чрез нагряване, за да се получат прахообразни продукти. Той включва метод на директно утаяване, метод на равномерно утаяване и метод на съутаяване. При обикновения метод на утаяване, чрез изгаряне на утайката могат да се получат редкоземни оксиди и редкоземни соли, съдържащи летливи киселинни радикали, с размер на частиците 3-5 μm. Специфичната повърхност е по-малка от 10 ㎡/g и не притежава специални физични и химични свойства. Методът на утаяване с амониев карбонат и методът на утаяване с оксалова киселина в момента са най-често използваните методи за производство на обикновени оксидни прахове и стига условията на процеса на утаяването да се променят, те могат да се използват за получаване на ултрафини прахове от редкоземни оксиди.
Изследванията показват, че основните фактори, влияещи върху размера на частиците и морфологията на ултрафините прахове от редкоземни елементи при метода на утаяване с амониев бикарбонат, включват концентрацията на редкоземни елементи в разтвора, температурата на утаяване, концентрацията на утаяващия агент и др. Концентрацията на редкоземни елементи в разтвора е ключът към образуването на равномерно диспергирани ултрафини прахове. Например, в експеримента с утаяване с Y3+ за получаване на Y2O3, когато масовата концентрация на редкоземни елементи е 20~30g/L (изчислено по Y2O3), процесът на утаяване е гладък, а ултрафиният прах от итриев оксид, получен от утаяване с карбонат чрез сушене и изгаряне, е фин, равномерен и с добра дисперсия.
При химичните реакции температурата е решаващ фактор. В горните експерименти, когато температурата е 60-70 ℃, утаяването е бавно, филтрацията е бърза, частиците са рохкави и равномерни и са основно сферични; когато температурата на реакцията е под 50 ℃, утайката се образува по-бързо, с повече зърна и по-малки размери на частиците. По време на реакцията количеството на преливащия CO2 и NH3 е по-малко и утайката е в лепкава форма, която не е подходяща за филтрация и промиване. След изгаряне до итриев оксид, все още има блокови вещества, които се агломерират сериозно и имат по-големи размери на частиците. Концентрацията на амониев бикарбонат също влияе върху размера на частиците на итриевия оксид. Когато концентрацията на амониев бикарбонат е по-малка от 1 mol/L, размерът на получените частици на итриевия оксид е малък и равномерен; когато концентрацията на амониев бикарбонат надвиши 1 mol/L, ще се получи локално утаяване, което ще доведе до агломерация и по-големи частици. При подходящи условия може да се получи ултрафин прах от итриев оксид с размер на частиците от 0,01-0,5 μM.
При метода на утаяване с оксалат, разтворът на оксалова киселина се добавя на капки, докато се добавя амоняк, за да се осигури постоянна стойност на pH по време на реакционния процес, което води до размер на частиците по-малък от 1 μM прах на итриев оксид. Първо, разтворът на итриев нитрат се утаява с амонячна вода, за да се получи колоид на итриев хидроксид, и след това се превръща с разтвор на оксалова киселина, за да се получи прах Y2O3 с размер на частиците по-малък от 1 μm. Добавя се EDTA към разтвор на итриев нитрат Y3+ с концентрация 0,25-0,5 mol/L, регулира се pH до 9 с амонячна вода, добавя се амониев оксалат и се капва 3mol/L разтвор на HNO3 със скорост 1-8 mL/min при 50 ℃, докато утаяването завърши при pH=2. Може да се получи прах на итриев оксид с размер на частиците 40-100 nm.
По време на процеса на подготовкаултрафини редкоземни оксидиЧрез метода на утаяване е възможно да се получат различни степени на агломерация. Следователно, по време на процеса на приготвяне е необходимо стриктно да се контролират условията на синтез, като се регулира pH стойността, се използват различни утаители, добавят се дисперсанти и се използват други методи за пълно диспергиране на междинните продукти. След това се избират подходящи методи за сушене и накрая чрез калциниране се получават добре диспергирани ултрафини прахове от редкоземни съединения.
Време на публикуване: 21 април 2023 г.