Sagatavošanaīpaši smalki retzemju oksīdi
Īpaši smalkiem retzemju savienojumiem ir plašāks pielietojumu klāsts salīdzinājumā ar retzemju savienojumiem ar vispārīgiem daļiņu izmēriem, un pašlaik par tiem tiek veikts vairāk pētījumu. Sagatavošanas metodes tiek iedalītas cietfāzes metodē, šķidrfāzes metodē un gāzes fāzes metodē atkarībā no vielas agregācijas stāvokļa. Pašlaik šķidrfāzes metode tiek plaši izmantota laboratorijās un rūpniecībā, lai sagatavotu īpaši smalkus retzemju savienojumu pulverus. Tā galvenokārt ietver nogulsnēšanas metodi, sol-gela metodi, hidrotermālo metodi, matricas metodi, mikroemulsijas metodi un alkīda hidrolīzes metodi, starp kurām nogulsnēšanas metode ir vispiemērotākā rūpnieciskai ražošanai.
Nogulsnēšanas metode ir pievienot nogulsnēšanas līdzekli metāla sāls šķīdumam nogulsnēšanai, pēc tam to filtrēt, mazgāt, žāvēt un termiski sadalīt, lai iegūtu pulverveida produktus. Tā ietver tiešās nogulsnēšanas metodi, vienmērīgās nogulsnēšanas metodi un kopprecipitācijas metodi. Parastajā nogulsnēšanas metodē retzemju oksīdus un retzemju sāļus, kas satur gaistošus skābju radikāļus, var iegūt, sadedzinot nogulsnes ar daļiņu izmēru 3–5 μm. Īpatnējā virsma ir mazāka par 10 ㎡/g, un tai nepiemīt īpašas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Amonija karbonāta nogulsnēšanas metode un skābeņskābes nogulsnēšanas metode pašlaik ir visbiežāk izmantotās metodes parasto oksīdu pulveru ražošanai, un, ja vien tiek mainīti nogulsnēšanas metodes procesa apstākļi, tās var izmantot īpaši smalku retzemju oksīdu pulveru pagatavošanai.
Pētījumi liecina, ka galvenie faktori, kas ietekmē retzemju īpaši smalku pulveru daļiņu izmēru un morfoloģiju amonija bikarbonāta nogulsnēšanas metodē, ir retzemju koncentrācija šķīdumā, nogulsnēšanas temperatūra, nogulsnēšanas līdzekļa koncentrācija utt. Retzemju koncentrācija šķīdumā ir galvenais faktors vienmērīgi izkliedētu īpaši smalku pulveru veidošanā. Piemēram, Y3+ nogulsnēšanas eksperimentā, lai iegūtu Y2O3, kad retzemju masas koncentrācija ir 20–30 g/l (aprēķināta pēc Y2O3), nogulsnēšanas process ir vienmērīgs, un itrija oksīda īpaši smalkais pulveris, kas iegūts no karbonāta nogulsnēšanas, žāvējot un apdedzinot, ir mazs, vienmērīgs un disperģētspēja ir laba.
Ķīmiskajās reakcijās temperatūra ir izšķirošs faktors. Iepriekš minētajos eksperimentos, kad temperatūra ir 60–70 ℃, nogulsnes veidojas lēni, filtrācija ir ātra, daļiņas ir irdenas un vienmērīgas, un tās būtībā ir sfēriskas; kad reakcijas temperatūra ir zem 50 ℃, nogulsnes veidojas ātrāk, ar lielāku graudu skaitu un mazākiem daļiņu izmēriem. Reakcijas laikā CO2 un NH3 pārplūdes daudzums ir mazāks, un nogulsnes ir lipīgas, kas nav piemērotas filtrēšanai un mazgāšanai. Pēc sadegšanas itrija oksīdā joprojām ir blokveida vielas, kas stipri aglomerējas un kurām ir lielāki daļiņu izmēri. Amonija bikarbonāta koncentrācija ietekmē arī itrija oksīda daļiņu izmēru. Ja amonija bikarbonāta koncentrācija ir mazāka par 1 mol/l, iegūtā itrija oksīda daļiņu izmērs ir mazs un vienmērīgs; ja amonija bikarbonāta koncentrācija pārsniedz 1 mol/l, notiek lokāla nogulsnēšanās, izraisot aglomerāciju un lielākas daļiņas. Piemērotos apstākļos var iegūt 0,01–0,5 μM īpaši smalka itrija oksīda pulvera daļiņu izmēru.
Oksalāta nogulsnēšanas metodē skābeņskābes šķīdumu pievieno pilienveidā, vienlaikus pievienojot amonjaku, lai reakcijas procesā nodrošinātu nemainīgu pH vērtību, kā rezultātā itrija oksīda pulvera daļiņu izmērs ir mazāks par 1 μM. Vispirms itrija nitrāta šķīdumu nogulsnē ar amonjaka ūdeni, lai iegūtu itrija hidroksīda koloīdu, un pēc tam to pārveido ar skābeņskābes šķīdumu, lai iegūtu daļiņu izmēru, kas mazāks par 1 μ Y2O3 pulveri. Itrija nitrāta Y3+ šķīdumam ar koncentrāciju 0,25–0,5 mol/l pievieno EDTA, ar amonjaka ūdeni noregulē pH līdz 9, pievieno amonija oksalātu un 50 °C temperatūrā ar ātrumu 1–8 ml/min pilina 3 mol/l HNO3 šķīdumu, līdz nogulsnēšanās ir pabeigta pie pH = 2. Var iegūt itrija oksīda pulveri ar daļiņu izmēru 40–100 nm.
Sagatavošanās procesa laikāīpaši smalki retzemju oksīdiIzmantojot nogulsnēšanas metodi, ir iespējama dažāda aglomerācijas pakāpe. Tāpēc sagatavošanas procesā ir stingri jākontrolē sintēzes apstākļi, pielāgojot pH vērtību, izmantojot dažādus nogulsnētājus, pievienojot disperģētājus un citas metodes, lai pilnībā disperģētu starpproduktus. Pēc tam tiek izvēlētas atbilstošas žāvēšanas metodes, un visbeidzot, kalcinējot, iegūst labi disperģētus retzemju savienojumu īpaši smalkus pulverus.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 21. aprīlis