Preparazione diossidi di terre rare ultrafini
I composti ultrafini delle terre rare hanno una gamma di utilizzi più ampia rispetto ai composti delle terre rare con granulometrie generiche e sono attualmente oggetto di maggiore ricerca. I metodi di preparazione si dividono in metodo in fase solida, metodo in fase liquida e metodo in fase gassosa, a seconda dello stato di aggregazione della sostanza. Attualmente, il metodo in fase liquida è ampiamente utilizzato in laboratorio e nell'industria per preparare polveri ultrafini di composti delle terre rare. Include principalmente il metodo della precipitazione, il metodo sol-gel, il metodo idrotermale, il metodo del templato, il metodo della microemulsione e il metodo dell'idrolisi alchidica, tra i quali il metodo della precipitazione è il più adatto alla produzione industriale.
Il metodo di precipitazione consiste nell'aggiungere il precipitante alla soluzione di sale metallico per la precipitazione, quindi filtrare, lavare, essiccare e decomporre per calore per ottenere prodotti in polvere. Include il metodo di precipitazione diretta, il metodo di precipitazione uniforme e il metodo di coprecipitazione. Nel metodo di precipitazione ordinario, gli ossidi di terre rare e i sali di terre rare contenenti radicali acidi volatili possono essere ottenuti bruciando il precipitato, con una granulometria di 3-5 μm. L'area superficiale specifica è inferiore a 10 ㎡/g e non possiede proprietà fisiche e chimiche particolari. Il metodo di precipitazione con carbonato di ammonio e il metodo di precipitazione con acido ossalico sono attualmente i metodi più comunemente utilizzati per la produzione di polveri di ossidi ordinari e, purché le condizioni di processo del metodo di precipitazione vengano modificate, possono essere utilizzati per preparare polveri di ossidi di terre rare ultrafini.
La ricerca ha dimostrato che i principali fattori che influenzano la granulometria e la morfologia delle polveri ultrafini di terre rare nel metodo di precipitazione con bicarbonato di ammonio includono la concentrazione di terre rare nella soluzione, la temperatura di precipitazione, la concentrazione dell'agente precipitante, ecc. La concentrazione di terre rare nella soluzione è fondamentale per la formazione di polveri ultrafini uniformemente disperse. Ad esempio, nell'esperimento di Y3+precipitazione per preparare Y2O3, quando la concentrazione in massa di terre rare è di 20~30 g/L (calcolata in base a Y2O3), il processo di precipitazione è fluido e la polvere ultrafine di ossido di ittrio ottenuta dalla precipitazione di carbonato mediante essiccazione e combustione è fine, uniforme e con buona dispersione.
Nelle reazioni chimiche, la temperatura è un fattore decisivo. Negli esperimenti sopra descritti, a temperature comprese tra 60 e 70 °C, la precipitazione è lenta, la filtrazione è rapida, le particelle sono sciolte e uniformi e presentano una forma sostanzialmente sferica; a temperature inferiori a 50 °C, la precipitazione si forma più rapidamente, con più granuli e particelle di dimensioni inferiori. Durante la reazione, la quantità di CO2 e NH3 che fuoriesce è minore e la precipitazione si presenta in forma appiccicosa, inadatta alla filtrazione e al lavaggio. Dopo la combustione in ossido di ittrio, rimangono ancora sostanze a blocchi che si agglomerano seriamente e presentano particelle di dimensioni maggiori. Anche la concentrazione di bicarbonato di ammonio influenza la granulometria dell'ossido di ittrio. Quando la concentrazione di bicarbonato di ammonio è inferiore a 1 mol/L, la granulometria dell'ossido di ittrio ottenuto è piccola e uniforme; Quando la concentrazione di bicarbonato di ammonio supera 1 mol/L, si verifica una precipitazione locale, che causa agglomerazione e formazione di particelle più grandi. In condizioni adeguate, è possibile ottenere una polvere di ossido di ittrio ultrafine di dimensioni comprese tra 0,01 e 0,5 μM.
Nel metodo di precipitazione dell'ossalato, la soluzione di acido ossalico viene aggiunta goccia a goccia mentre l'ammoniaca viene aggiunta per garantire un pH costante durante il processo di reazione, ottenendo una polvere di ossido di ittrio con granulometria inferiore a 1 μM. Innanzitutto, si precipita la soluzione di nitrato di ittrio con acqua e ammoniaca per ottenere il colloide di idrossido di ittrio, quindi la si converte con una soluzione di acido ossalico per ottenere una polvere di Y2O3 con granulometria inferiore a 1 μM. Si aggiunge EDTA a una soluzione di nitrato di ittrio con Y3+ a una concentrazione di 0,25-0,5 mol/L, si porta il pH a 9 con acqua e ammoniaca, si aggiunge ossalato di ammonio e si gocciola una soluzione di HNO3 3 mol/L a una velocità di 1-8 mL/min a 50 °C fino a completa precipitazione a pH = 2. Si ottiene polvere di ossido di ittrio con granulometria compresa tra 40 e 100 nm.
Durante il processo di preparazioneossidi di terre rare ultrafiniCon il metodo di precipitazione, è probabile che si verifichino diversi gradi di agglomerazione. Pertanto, durante il processo di preparazione, è necessario controllare rigorosamente le condizioni di sintesi, regolando il pH, utilizzando diversi precipitanti, aggiungendo disperdenti e altri metodi per disperdere completamente i prodotti intermedi. Successivamente, vengono selezionati metodi di essiccazione appropriati e, infine, si ottengono polveri ultrafini di composti di terre rare ben disperse tramite calcinazione.
Data di pubblicazione: 21 aprile 2023