تحضير أكاسيد الأرض النادرة الفائقة

تحضيرأكاسيد الأرض النادرة الفائقة

تحتوي المركبات الأرضية النادرة الفائقة على مجموعة واسعة من الاستخدامات مقارنة بالمركبات الأرضية النادرة ذات أحجام الجسيمات العامة ، وهناك حاليًا المزيد من الأبحاث عليها. تنقسم طرق التحضير إلى طريقة الطور الصلب ، وطريقة الطور السائل ، وطريقة مرحلة الغاز وفقًا لحالة التجميع للمادة. في الوقت الحاضر ، تستخدم طريقة المرحلة السائلة على نطاق واسع في المختبرات والصناعة لإعداد مساحيق فائقة للمركبات الأرضية النادرة. ويشمل بشكل رئيسي طريقة هطول الأمطار ، وطريقة SOL هلام ، وطريقة الحرارية المائية ، وطريقة القالب ، وطريقة المستحلب الدقيق وطريقة التحلل المائي ، من بينها ، هي الطريقة الأكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي.

تتمثل طريقة هطول الأمطار في إضافة المرسب إلى محلول الملح المعدني لهطول الأمطار ، ثم تصفية ، وغسلها ، وتجفيفها وحرارة تتحلل للحصول على منتجات المسحوق. ويشمل طريقة هطول الأمطار المباشرة ، وطريقة هطول الأمطار الموحدة وطريقة التهدئة. في طريقة هطول الأمطار العادية ، يمكن الحصول على أكاسيد الأرض النادرة والأملاح الأرضية النادرة التي تحتوي على جذور حمض متطايرة عن طريق حرق الترسب ، مع حجم الجسيمات من 3-5 μ م. تبلغ مساحة السطح المحددة أقل من 10 ㎡/G ولا تمتلك خصائص مادية وكيميائية خاصة. تعد طريقة ترسيب كربونات الأمونيوم وطريقة ترسيب حمض الأكساليك حاليًا الطرق الأكثر شيوعًا لإنتاج مساحيق أكسيد عادية ، وطالما تم تغيير ظروف عملية هطول الأمطار ، يمكن استخدامها لإعداد مساحيق أكسيد الأرض النادرة الفائقة.

أظهرت الأبحاث أن العوامل الرئيسية التي تؤثر على حجم الجسيمات ومورفولوجيا المساحيق المتطرفة المتأخرة الأرضية النادرة في طريقة هطول الأمطار الأمونيوم بيكربونات تشمل تركيز الأرض النادرة في المحلول ، ودرجة حرارة هطول الأمطار ، وتركيز عامل هطول الأمطار ، إلخ. على سبيل المثال ، في تجربة هطول الأمطار Y3+لإعداد Y2O3 ، عندما يكون تركيز الكتلة للأرض النادرة 20 ~ 30G/L (المحسوبة بواسطة Y2O3) ، تكون عملية ترسيب الأمطار ناعمة ، ومسحوق أكسيد Yttrium الفائق الذي تم الحصول عليه من هطول الأمطار عن طريق التجفيف والحروق أصغر ، موحد ، والتجوب جيد.

في التفاعلات الكيميائية ، تكون درجة الحرارة عاملًا حاسمًا. في التجارب المذكورة أعلاه ، عندما تكون درجة الحرارة 60-70 ℃ ، يكون هطول الأمطار بطيئًا ، والترشيح سريعًا ، والجزيئات فضفاضة وموحدة ، وهي كروية بشكل أساسي ؛ عندما تكون درجة حرارة التفاعل أقل من 50 ℃ ، يتشكل هطول الأمطار بشكل أسرع ، مع المزيد من الحبوب وأحجام الجسيمات الأصغر. أثناء التفاعل ، تكون كمية الفائض من CO2 و NH3 أقل ، وهطول الأمطار في شكل لزج ، وهو غير مناسب للترشيح والغسيل. بعد حرقها في أكسيد Yttrium ، لا تزال هناك مواد ممتلئة بالتكتل على محمل الجد ولها أحجام جسيمات أكبر. يؤثر تركيز بيكربونات الأمونيوم أيضًا على حجم جسيم أكسيد يتريوم. عندما يكون تركيز بيكربونات الأمونيوم أقل من 1 ملليول/لتر ، يكون حجم جسيم أكسيد يتريوم صغيرًا صغيرًا وموحدًا ؛ عندما يتجاوز تركيز بيكربونات الأمونيوم 1 ملليول/لتر ، سيحدث هطول الأمطار المحلي ، مما يسبب تكتلًا وجزيئات أكبر. في ظل ظروف مناسبة ، يمكن الحصول على حجم الجسيمات من 0.01-0.5 μ m مسحوق أكسيد Yttrium أكسيد μ m.

في طريقة ترسيب الأكسالات ، تتم إضافة محلول حمض الأكساليك على النحى أثناء إضافة الأمونيا لضمان قيمة درجة الحموضة الثابتة أثناء عملية التفاعل ، مما يؤدي إلى حجم الجسيمات أقل من 1 ميكرون من مسحوق أكسيد يتريوم. أولاً ، محل محلول نترات Yttrium المترسع مع ماء الأمونيا للحصول على هيدروكسيد Yttrium ، ثم قم بتحويله بمحلول حمض الأكساليك للحصول على حجم جسيمات أقل من مسحوق 1 μ Y2O3 من م. أضف EDTA إلى محلول Y3+من نترات Yttrium بتركيز من 0.25-0.5 مللي أمبير/لتر ، واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 9 مع ماء الأمونيا ، وأضف أكسالات الأمونيوم ، وقم بالتنقيط بمحلول 3 ملليول/لتر HNO3 بمعدل 1-8 مل/دقيقة عند 50 ℃ حتى يكتمل هطول الأمطار = 2. يمكن الحصول على مسحوق أكسيد Yttrium مع حجم الجسيمات من 40 إلى 100 نانومتر.

أثناء عملية التحضيرأكاسيد الأرض النادرة الفائقةبواسطة طريقة هطول الأمطار ، تكون درجات مختلفة من التكتل عرضة للحدوث. لذلك ، أثناء عملية التحضير ، من الضروري التحكم الصارم في شروط التوليف ، من خلال ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني ، باستخدام المرسبات المختلفة ، إضافة مشتتات ، وطرق أخرى لتفريق المنتجات الوسيطة بالكامل. بعد ذلك ، يتم اختيار طرق التجفيف المناسبة ، وأخيراً ، يتم الحصول على مساحيق متطرفة من مركب الأرض النادر بشكل جيد من خلال التكلس.