Preparación de óxidos de tierras raras ultrafinos.

Preparación deóxidos ultrafinos de tierras raras

Los compuestos de tierras raras ultrafinas tienen una gama más amplia de usos en comparación con los compuestos de tierras raras con tamaños de partículas generales, y actualmente hay más investigaciones sobre ellos. Los métodos de preparación se dividen en método de fase sólida, método de fase líquida y método de fase gaseosa según el estado de agregación de la sustancia. En la actualidad, el método en fase líquida se utiliza ampliamente en laboratorios e industria para preparar polvos ultrafinos de compuestos de tierras raras. Incluye principalmente el método de precipitación, el método sol gel, el método hidrotermal, el método de plantilla, el método de microemulsión y el método de hidrólisis alquídica, entre los cuales el método de precipitación es el más adecuado para la producción industrial.

El método de precipitación consiste en agregar el precipitante a la solución de sal metálica para la precipitación y luego filtrar, lavar, secar y descomponer con 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. La superficie específica es inferior a 10 ㎡/g y no posee propiedades físicas ni químicas especiales. El método de precipitación de carbonato de amonio y el método de precipitación de ácido oxálico son actualmente los métodos más utilizados para producir polvos de óxido ordinarios y, siempre que se cambien 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 las partículas 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, la concentración del agente de precipitación, etc. La solución es la clave para formar polvos ultrafinos uniformemente dispersos. Por ejemplo, en el experimento de precipitación de Y3+ para preparar Y2O3, cuando la concentración másica de tierras raras es de 20~30 g/L (calculada por Y2O3), el proceso de precipitación es suave y el polvo ultrafino de óxido de itrio obtenido de la precipitación de carbonato por el secado y la quema son pequeños, uniformes y la dispersión es buena.

En las reacciones químicas, la temperatura es un factor decisivo. En los experimentos anteriores, cuando la temperatura es de 60-70 ℃, la precipitación es lenta, la filtración es rápida, las partículas son sueltas y uniformes y son básicamente esféricas; Cuando la temperatura de reacción es inferior a 50 ℃, la precipitación se forma más rápido, con más granos y tamaños de partículas más pequeños. Durante la reacción, la cantidad de CO2 y NH3 que se desborda es menor y la precipitación tiene una forma pegajosa, que no es adecuada para filtración ni lavado. Después de ser quemadas hasta obtener óxido de itrio, todavía quedan sustancias en bloques que se aglomeran seriamente y tienen partículas de mayor tamaño. La concentración de bicarbonato de amonio también afecta el tamaño de las partículas del óxido de itrio. Cuando la concentración de bicarbonato de amonio es inferior a 1 mol/l, el tamaño de partícula de óxido de itrio obtenido es pequeño y uniforme; Cuando la concentración de bicarbonato de amonio supera 1 mol/L, se producirá precipitación local, provocando aglomeración y partículas más grandes. En condiciones adecuadas, se puede obtener un tamaño de partícula de 0,01-0,5 µM de polvo de óxido de itrio ultrafino.

En el método de precipitación de oxalato, la solución de ácido oxálico se agrega gota a gota mientras se agrega amoníaco para garantizar un valor de pH constante durante el proceso de reacción, lo que da como resultado un tamaño de partícula inferior a 1 μ M de polvo de óxido de itrio. Primero, precipite la solución de nitrato de itrio con agua con amoníaco para obtener un coloide de hidróxido de itrio y luego conviértalo con una solución de ácido oxálico para obtener un tamaño de partícula inferior a 1 μ Y2O3 en polvo de m. Agregue EDTA a una solución Y3+ de nitrato de itrio con una concentración de 0,25-0,5 mol/L, ajuste el pH a 9 con agua con amoníaco, 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 se complete la precipitación 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 ultrafinos de tierras rarasmediante 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 del pH, utilizando diferentes precipitantes, agregando dispersantes y otros métodos para dispersar completamente los productos intermedios. Luego, se seleccionan los métodos de secado apropiados y, finalmente, se obtienen polvos ultrafinos de compuestos de tierras raras bien dispersos mediante calcinación.