تحضير أكاسيد الأرض النادرة متناهية الصغر

إعدادأكاسيد الأرض النادرة متناهية الصغر

تتمتع المركبات الأرضية النادرة متناهية الصغر بنطاق أوسع من الاستخدامات مقارنة بالمركبات الأرضية النادرة ذات أحجام الجسيمات العامة، ويوجد حاليًا المزيد من الأبحاث حولها. تنقسم طرق التحضير إلى طريقة الطور الصلب وطريقة الطور السائل وطريقة الطور الغازي وفقًا لحالة تجميع المادة. في الوقت الحاضر، يتم استخدام طريقة الطور السائل على نطاق واسع في المختبرات والصناعة لإعداد مساحيق متناهية الصغر من المركبات الأرضية النادرة. وهي تشمل بشكل أساسي طريقة الترسيب، وطريقة هلام سول، والطريقة الحرارية المائية، وطريقة القالب، وطريقة المستحلب الدقيق وطريقة التحلل المائي الألكيد، ومن بينها طريقة الترسيب هي الأكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي.

تتمثل طريقة الترسيب في إضافة الراسب إلى محلول الملح المعدني للترسيب، ثم تصفيته وغسله وتجفيفه وتحلله بالحرارة للحصول على منتجات المسحوق. ويشمل طريقة الهطول المباشر، وطريقة الهطول الموحدة وطريقة الهطول المشترك. في طريقة الترسيب العادية، يمكن الحصول على أكاسيد الأتربة النادرة والأملاح الأرضية النادرة التي تحتوي على جذور حمض متطايرة عن طريق حرق الراسب، بحجم جسيم يبلغ 3-5 ميكرومتر. مساحة السطح المحددة أقل من 10 ميكرومتر/جم ولا تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة. تعد طريقة ترسيب كربونات الأمونيوم وطريقة ترسيب حمض الأكساليك حاليًا أكثر الطرق استخدامًا لإنتاج مساحيق الأكسيد العادي، وطالما تم تغيير ظروف عملية طريقة الترسيب، يمكن استخدامها لإعداد مساحيق أكسيد الأرض النادرة متناهية الصغر.

أظهرت الأبحاث أن العوامل الرئيسية التي تؤثر على حجم الجسيمات ومورفولوجية مساحيق الأتربة النادرة متناهية الصغر في طريقة ترسيب بيكربونات الأمونيوم تشمل تركيز الأتربة النادرة في المحلول، ودرجة حرارة الترسيب، وتركيز عامل الترسيب، وما إلى ذلك. تركيز الأتربة النادرة في المحلول الحل هو المفتاح لتشكيل مساحيق متناهية الصغر مشتتة بشكل موحد. على سبيل المثال، في تجربة Y3 + هطول الأمطار لتحضير Y2O3، عندما يكون تركيز الكتلة للأتربة النادرة 20 ~ 30 جم / لتر (محسوب بواسطة Y2O3)، تكون عملية الترسيب سلسة، ويتم الحصول على مسحوق أكسيد الإيتريوم متناهية الصغر من ترسيب الكربونات بواسطة التجفيف والحرق صغير وموحد والتشتت جيد.

في التفاعلات الكيميائية، تعتبر درجة الحرارة عاملاً حاسماً. في التجارب المذكورة أعلاه، عندما تكون درجة الحرارة 60-70 درجة مئوية، يكون هطول الأمطار بطيئًا، ويكون الترشيح سريعًا، وتكون الجزيئات فضفاضة وموحدة، وتكون كروية بشكل أساسي؛ عندما تكون درجة حرارة التفاعل أقل من 50 درجة مئوية، يتشكل الترسيب بشكل أسرع، مع المزيد من الحبوب وأحجام الجسيمات الأصغر. أثناء التفاعل، تكون كمية الفائض من ثاني أكسيد الكربون وNH3 أقل، ويكون الترسيب في شكل لزج، وهو غير مناسب للترشيح والغسيل. بعد حرقها إلى أكسيد الإيتريوم، لا تزال هناك مواد ممتلئة تتكتل بشكل خطير ولها أحجام جسيمات أكبر. يؤثر تركيز بيكربونات الأمونيوم أيضًا على حجم جسيمات أكسيد الإيتريوم. عندما يكون تركيز بيكربونات الأمونيوم أقل من 1 مول/لتر، يكون حجم جسيمات أكسيد الإيتريوم الناتج صغيرًا وموحدًا؛ عندما يتجاوز تركيز بيكربونات الأمونيوم 1 مول/لتر، سيحدث هطول محلي، مما يسبب التكتل والجسيمات الأكبر. في ظل ظروف مناسبة، يمكن الحصول على حجم جسيم يبلغ 0.01-0.5 ميكرومتر من مسحوق أكسيد الإيتريوم متناهية الصغر.

في طريقة ترسيب الأكسالات، يضاف محلول حمض الأكساليك قطرة بينما تضاف الأمونيا لضمان قيمة pH ثابتة أثناء عملية التفاعل، مما يؤدي إلى حجم جسيم أقل من 1 ميكرومتر من مسحوق أكسيد الإيتريوم. أولاً، قم بترسيب محلول نترات الإيتريوم مع ماء الأمونيا للحصول على غروانية هيدروكسيد الإيتريوم، ثم قم بتحويله بمحلول حمض الأكساليك للحصول على حجم جسيم أقل من 1 ميكرومتر مسحوق Y2O3 م. أضف EDTA إلى محلول Y3+ من نترات الإيتريوم بتركيز 0.25-0.5mol/L، واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 9 باستخدام ماء الأمونيا، وأضف أكسالات الأمونيوم، واقطر محلول HNO3 3mol/L بمعدل 1-8ml/L. دقيقة عند 50 درجة مئوية حتى اكتمال هطول الأمطار عند الرقم الهيدروجيني = 2. يمكن الحصول على مسحوق أكسيد الإيتريوم بحجم جسيمات يتراوح بين 40-100 نانومتر.

أثناء عملية التحضيرأكاسيد الأرض النادرة متناهية الصغرمن خلال طريقة هطول الأمطار، درجات مختلفة من التكتل عرضة للحدوث. لذلك، أثناء عملية التحضير، من الضروري التحكم بشكل صارم في ظروف التوليف، عن طريق ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني، واستخدام مرسبات مختلفة، وإضافة المشتتات، وطرق أخرى لتفريق المنتجات الوسيطة بالكامل. بعد ذلك، يتم اختيار طرق التجفيف المناسبة، وأخيرًا، يتم الحصول على مساحيق متناهية الصغر من مركبات الأرض النادرة المشتتة جيدًا من خلال التكليس.