Preparación deóxidos de tierras raras ultrafinos
Los compuestos de tierras raras ultrafinos tienen una gama de usos más amplia en comparación con los compuestos de tierras raras con tamaños de partícula generales, y actualmente se investigan más. Los métodos de preparación se dividen en fase sólida, líquida y gaseosa, según el estado de agregación de la sustancia. Actualmente, el método de fase líquida se utiliza ampliamente en laboratorios e industrias para preparar polvos ultrafinos de compuestos de tierras raras. Incluye principalmente el método de precipitación, el método sol-gel, el método hidrotérmico, el método de plantilla, el método de microemulsión y el método de hidrólisis alquídica, siendo el método de precipitación el más adecuado para la producción industrial.
El método de precipitación consiste en añadir el precipitante a la solución de sal metálica para su precipitación, y luego filtrar, lavar, secar y descomponer por calor para obtener productos en polvo. Incluye el método de precipitación directa, el método de precipitación uniforme y el método de coprecipitación. En el método de precipitación ordinario, se pueden obtener óxidos de tierras raras y sales de tierras raras que contienen radicales ácidos volátiles quemando el precipitado, con un tamaño de partícula de 3-5 μm. El área superficial específica es inferior a 10 ㎡/g y no posee propiedades físicas ni químicas especiales. El método de precipitación con carbonato de amonio y el método de precipitación con ácido oxálico son actualmente los métodos más utilizados para producir polvos de óxido ordinarios, y siempre que se modifiquen las condiciones del proceso del método de precipitación, se pueden utilizar para preparar polvos de óxido de tierras raras ultrafinos.
Las investigaciones han demostrado que los principales factores que afectan el tamaño de partícula y la morfología de los polvos ultrafinos de tierras raras en el método de precipitación con bicarbonato de amonio incluyen la concentración de tierras raras en la solución, la temperatura de precipitación y la concentración del agente de precipitación. La concentración de tierras raras en la solución es clave para la formación de polvos ultrafinos uniformemente dispersos. Por ejemplo, en el experimento de precipitación con Y₃+ para preparar Y₂O₃, cuando la concentración másica de tierras raras es de 20 a 30 g/L (calculada por Y₂O₃), el proceso de precipitación es uniforme y el polvo ultrafino de óxido de itrio obtenido a partir de la precipitación de carbonato por secado y combustión es pequeño, uniforme y con buena dispersión.
En las reacciones químicas, la temperatura es un factor decisivo. En los experimentos anteriores, a una temperatura de 60-70 °C, la precipitación es lenta, la filtración es rápida y las partículas son sueltas y uniformes, con una forma esférica bastante uniforme. Por otro lado, a una temperatura inferior a 50 °C, la precipitación se forma más rápidamente, con mayor cantidad de granos y partículas de menor tamaño. Durante la reacción, la cantidad de CO₂ y NH₃ que se desborda es menor, y la precipitación presenta una consistencia pegajosa, lo que no es adecuado para la filtración ni el lavado. Tras la combustión en óxido de itrio, aún quedan sustancias en forma de bloques que se aglomeran considerablemente y presentan partículas de mayor tamaño. La concentración de bicarbonato de amonio también afecta al tamaño de partícula del óxido de itrio. Cuando la concentración de bicarbonato de amonio es inferior a 1 mol/L, el tamaño de partícula del óxido de itrio obtenido es pequeño y uniforme. Por otro lado, cuando la concentración de bicarbonato de amonio supera 1 mol/L, se produce precipitación local, lo que provoca aglomeración y la formación de partículas de mayor tamaño. En condiciones adecuadas, se puede obtener un tamaño de partícula de 0,01-0,5 μM de polvo ultrafino de óxido de itrio.
En el método de precipitación de oxalato, la solución de ácido oxálico se añade gota a gota mientras se añade amoníaco para asegurar un valor de pH constante durante el proceso de reacción, lo que resulta en un tamaño de partícula inferior a 1 μM de polvo de óxido de itrio. Primero, precipite la solución de nitrato de itrio con agua amoniacal para obtener coloide de hidróxido de itrio, y luego conviértalo con solución de ácido oxálico para obtener un tamaño de partícula inferior a 1 μM de polvo de Y2O3 de m. Agregue EDTA a una solución de Y3+ de nitrato de itrio con una concentración de 0,25-0,5 mol/L, ajuste el pH a 9 con agua amoniacal, agregue oxalato de amonio y gotee una solución de HNO3 de 3 mol/L a una velocidad de 1-8 mL/min a 50 ℃ hasta que la precipitación se complete a pH = 2. Se puede obtener polvo de óxido de itrio con un tamaño de partícula de 40-100 nm.
Durante el proceso de preparaciónóxidos de tierras raras ultrafinosMediante el método de precipitación, es probable que se produzcan diferentes grados de aglomeración. Por lo tanto, durante el proceso de preparación, es necesario controlar estrictamente las condiciones de síntesis, ajustando el valor de pH, utilizando diferentes precipitantes, añadiendo dispersantes y otros métodos para dispersar completamente los productos intermedios. Posteriormente, se seleccionan los métodos de secado adecuados y, finalmente, mediante calcinación, se obtienen polvos ultrafinos de compuestos de tierras raras bien dispersos.
Hora de publicación: 21 de abril de 2023