Přípravaultrajemné oxidy vzácných zemin
Ultrajemné sloučeniny vzácných zemin mají ve srovnání se sloučeninami vzácných zemin s obecnými velikostmi částic širší škálu použití a v současné době je v této oblasti prováděno více výzkumů. Metody přípravy se dělí na metody v pevné fázi, metody v kapalné fázi a metody v plynné fázi podle agregačního stavu látky. V současné době se metoda v kapalné fázi široce používá v laboratořích a průmyslu k přípravě ultrajemných prášků sloučenin vzácných zemin. Zahrnuje zejména srážecí metodu, sol-gelovou metodu, hydrotermální metodu, templátovou metodu, mikroemulzní metodu a metodu alkydové hydrolýzy, z nichž srážecí metoda je pro průmyslovou výrobu nejvhodnější.
Metoda srážení spočívá v přidání srážecí látky do roztoku kovové soli pro srážení, následném filtrování, promytí, sušení a tepelném rozkladu za vzniku práškových produktů. Zahrnuje metodu přímého srážení, metodu rovnoměrného srážení a metodu koprecipitace. Při běžné metodě srážení lze oxidy vzácných zemin a soli vzácných zemin obsahující těkavé kyselé radikály získat spálením sraženiny s velikostí částic 3-5 μm. Měrný povrch je menší než 10 ㎡/g a nemá žádné zvláštní fyzikální a chemické vlastnosti. Metoda srážení uhličitanem amonným a metoda srážení kyselinou šťavelovou jsou v současnosti nejběžněji používanými metodami pro výrobu prášků běžných oxidů a pokud se změní procesní podmínky srážecí metody, lze je použít k přípravě ultrajemných prášků oxidů vzácných zemin.
Výzkum ukázal, že mezi hlavní faktory ovlivňující velikost částic a morfologii ultrajemných prášků vzácných zemin při metodě srážení hydrogenuhličitanem amonným patří koncentrace vzácných zemin v roztoku, teplota srážení, koncentrace srážecího činidla atd. Koncentrace vzácných zemin v roztoku je klíčem k tvorbě rovnoměrně dispergovaných ultrajemných prášků. Například v experimentu se srážením Y3+ pro přípravu Y2O3, když hmotnostní koncentrace vzácných zemin byla 20~30 g/l (vypočteno z Y2O3), byl proces srážení hladký a ultrajemný prášek oxidu yttritého získaný srážením uhličitanu sušením a pálením byl malý, rovnoměrný a disperzní.
V chemických reakcích je rozhodujícím faktorem teplota. Ve výše uvedených experimentech, když je teplota 60-70 °C, je srážení pomalé, filtrace je rychlá, částice jsou sypké a rovnoměrné a v podstatě kulovité. Pokud je reakční teplota pod 50 °C, srážení se tvoří rychleji, s větším počtem zrn a menšími částicemi. Během reakce je množství přetékajícího CO2 a NH3 menší a srážení je v lepkavé formě, která není vhodná pro filtraci a promývání. Po spálení na oxid yttritý stále existují blokové látky, které se silně shlukují a mají větší velikost částic. Koncentrace hydrogenuhličitanu amonného také ovlivňuje velikost částic oxidu yttritého. Pokud je koncentrace hydrogenuhličitanu amonného menší než 1 mol/l, je velikost částic získaného oxidu yttritého malá a rovnoměrná. Pokud koncentrace hydrogenuhličitanu amonného překročí 1 mol/l, dochází k lokálnímu srážení, které způsobuje shlukování a větší částice. Za vhodných podmínek lze získat velikost částic 0,01-0,5 μM ultrajemného prášku oxidu yttritého.
Při metodě srážení oxalátem se roztok kyseliny šťavelové přidává po kapkách a zároveň se přidává amoniak, aby se během reakce zajistila konstantní hodnota pH, což vede k velikosti částic práškového oxidu yttritého menší než 1 μM. Nejprve se roztok dusičnanu yttritého vysráží amoniakovou vodou, čímž se získá koloid hydroxidu yttritého, a poté se převede roztokem kyseliny šťavelové, čímž se získá prášek Y2O3 o velikosti částic menší než 1 μm. K roztoku dusičnanu yttritého v Y3+ o koncentraci 0,25-0,5 mol/l se přidá EDTA, pH se upraví na 9 amoniakovou vodou, přidá se oxalát amonný a přikapává se roztok HNO3 o koncentraci 3 mol/l rychlostí 1-8 ml/min při 50 °C, dokud není srážení dokončeno při pH = 2. Lze získat prášek oxidu yttritého s velikostí částic 40-100 nm.
Během procesu přípravyultrajemné oxidy vzácných zeminPři srážení se může vyskytovat různý stupeň aglomerace. Proto je během přípravy nutné přísně kontrolovat podmínky syntézy úpravou hodnoty pH, použitím různých srážecích činidel, přidáním dispergačních činidel a dalšími metodami pro úplné dispergování meziproduktů. Poté se zvolí vhodné metody sušení a nakonec se kalcinací získají dobře dispergované ultrajemné prášky sloučenin vzácných zemin.
Čas zveřejnění: 21. dubna 2023