Падрыхтоўкаультрадысперсных аксідаў рэдказямельных элементаў
Ультрадысперсныя злучэнні рэдказямельных элементаў маюць больш шырокі спектр прымянення ў параўнанні з злучэннямі рэдказямельных элементаў з агульнымі памерамі часціц, і ў цяперашні час праводзіцца больш даследаванняў па іх тэматыцы. Метады атрымання падзяляюцца на цвёрдафазныя, вадказямельныя і газафазныя ў залежнасці ад агрэгатнага стану рэчыва. У цяперашні час вадказямельны метад шырока выкарыстоўваецца ў лабараторыях і прамысловасці для атрымання ультрадысперсных парашкоў рэдказямельных злучэнняў. Ён у асноўным уключае метад асаджэння, золь-гель, гідратэрмальны метад, шаблонны метад, мікраэмульсійны метад і метад алкіднага гідролізу, сярод якіх метад асаджэння з'яўляецца найбольш прыдатным для прамысловай вытворчасці.
Метад асаджэння заключаецца ў даданні асадка ў раствор солі металу для асаджэння, а затым фільтрацыі, прамывання, сушкі і раскладання награваннем для атрымання парашкападобных прадуктаў. Ён уключае метад прамога асаджэння, метад раўнамернага асаджэння і метад сумеснага асаджэння. Пры звычайным метадзе асаджэння аксіды рэдказямельных элементаў і солі рэдказямельных элементаў, якія змяшчаюць лятучыя кіслотныя радыкалы, можна атрымаць шляхам спальвання асадка з памерам часціц 3-5 мкм. Удзельная плошча паверхні складае менш за 10 мкг/г і не валодае асаблівымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі. Метад асаджэння карбанатам амонія і метад асаджэння шчаўевай кіслатой у цяперашні час з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі метадамі атрымання звычайных парашкоў аксідаў, і пры змене ўмоў працэсу метаду асаджэння яны могуць быць выкарыстаны для атрымання ультратонкіх парашкоў аксідаў рэдказямельных элементаў.
Даследаванні паказалі, што асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на памер часціц і марфалогію ультратонкіх парашкоў рэдказямельных элементаў пры метадзе асаджэння бікарбанатам амонія, з'яўляюцца канцэнтрацыя рэдказямельных элементаў у растворы, тэмпература асаджэння, канцэнтрацыя асадкавага агента і г.д. Канцэнтрацыя рэдказямельных элементаў у растворы з'яўляецца ключом да ўтварэння аднастайна дысперсных ультратонкіх парашкоў. Напрыклад, у эксперыменце з асаджэннем Y3+ для атрымання Y2O3, калі масавая канцэнтрацыя рэдказямельных элементаў складала 20~30 г/л (разлічана па Y2O3), працэс асаджэння праходзіў гладка, а ультратонкі парашок аксіду ітрыя, атрыманы шляхам асаджэння карбанатам шляхам сушкі і абпалу, быў дробным, аднастайным і дысперсным.
У хімічных рэакцыях тэмпература з'яўляецца вырашальным фактарам. У вышэйзгаданых эксперыментах, пры тэмпературы 60-70 ℃ асадак выпадае павольна, фільтрацыя хуткая, часціцы друзлыя і аднастайныя, яны ў асноўным сферычныя; пры тэмпературы рэакцыі ніжэй за 50 ℃ асадак утвараецца хутчэй, з большай колькасцю зерняў і меншымі памерамі часціц. Падчас рэакцыі колькасць вылучанага CO2 і NH3 меншая, і асадак мае ліпкую форму, якая не падыходзіць для фільтрацыі і прамывання. Пасля пераўтварэння ў аксід ітрыя ўсё яшчэ застаюцца блокавыя рэчывы, якія моцна зліпаюцца і маюць большы памер часціц. Канцэнтрацыя бікарбанату амонія таксама ўплывае на памер часціц аксіду ітрыя. Калі канцэнтрацыя бікарбанату амонія меншая за 1 моль/л, памер часціц атрыманага аксіду ітрыя невялікі і аднастайны; калі канцэнтрацыя бікарбанату амонія перавышае 1 моль/л, адбываецца лакальнае выпадзенне, якое выклікае агламерацыю і больш буйныя часціцы. Пры адпаведных умовах можна атрымаць памер часціц 0,01-0,5 мкМ ультратонкага парашка аксіду ітрыю.
Пры метадзе асаджэння аксалатам раствор шчаўевай кіслаты дадаюць па кроплях адначасова з даданнем аміяку, каб забяспечыць пастаяннае значэнне pH падчас рэакцыі, у выніку чаго памер часціц парашка аксіду ітрыю складае менш за 1 мкМ. Спачатку раствор нітрату ітрыю абложваюць аміячнай вадой, каб атрымаць калоід гідраксіду ітрыю, а затым пераўтвараюць яго растворам шчаўевай кіслаты, каб атрымаць парашок Y2O3 памерам менш за 1 мкМ. Дадаюць ЭДТА да раствора нітрату ітрыю Y3+ з канцэнтрацыяй 0,25-0,5 моль/л, даводзяць pH да 9 аміячнай вадой, дадаюць аксалат амонію і па кроплях дадаюць раствор HNO3 з канцэнтрацыяй 3 моль/л са хуткасцю 1-8 мл/мін пры тэмпературы 50 ℃, пакуль асаджэнне не завершыцца пры pH = 2. Можна атрымаць парашок аксіду ітрыю з памерам часціц 40-100 нм.
Падчас працэсу падрыхтоўкіультрадысперсных аксідаў рэдказямельных элементаўПры выкарыстанні метаду асаджэння магчымая розная ступень агламерацыі. Таму падчас падрыхтоўкі неабходна строга кантраляваць умовы сінтэзу, рэгулюючы значэнне pH, выкарыстоўваючы розныя асадкі, дадаючы дыспергеры і іншыя метады для поўнага дыспергавання прамежкавых прадуктаў. Затым выбіраюцца адпаведныя метады сушкі, і, нарэшце, шляхам кальцынацыі атрымліваюцца добра дыспергаваныя ультратонкія парашкі рэдказямельных злучэнняў.
Час публікацыі: 21 красавіка 2023 г.