تهیه اکسیدهای خاکی کمیاب بسیار ریز

آماده سازی ازاکسیدهای خاکی کمیاب بسیار ریز

ترکیبات خاکی کمیاب بسیار ریز در مقایسه با ترکیبات خاکی کمیاب با اندازه ذرات کلی، کاربرد وسیع تری دارند و در حال حاضر تحقیقات بیشتری در مورد آنها وجود دارد. روش های آماده سازی با توجه به حالت تجمع ماده به روش فاز جامد، روش فاز مایع و روش فاز گاز تقسیم می شوند. در حال حاضر روش فاز مایع به طور گسترده در آزمایشگاه ها و صنعت برای تهیه پودرهای فوق ریز ترکیبات خاکی کمیاب استفاده می شود. عمدتاً شامل روش بارش، روش سل ژل، روش هیدروترمال، روش قالب، روش میکروامولسیون و روش هیدرولیز آلکیدی است که در این میان روش بارش مناسب‌ترین روش برای تولید صنعتی است.

روش ته نشینی به این صورت است که رسوب دهنده را برای رسوب به محلول نمک فلز اضافه می کنیم و سپس فیلتر می کنیم، شستشو می دهیم، خشک می کنیم و حرارت تجزیه می شود تا محصولات پودری به دست آید. شامل روش بارش مستقیم، روش بارش یکنواخت و روش بارش همزمان می باشد. در روش بارش معمولی، اکسیدهای خاکی کمیاب و نمک‌های خاکی کمیاب حاوی رادیکال‌های اسیدی فرار را می‌توان با سوزاندن رسوب با اندازه ذرات 3-5 میکرومتر بدست آورد. سطح ویژه کمتر از 10 ㎡/g است و خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی ندارد. روش رسوب کربنات آمونیوم و روش رسوب با اسید اگزالیک در حال حاضر متداول ترین روش ها برای تولید پودرهای اکسید معمولی هستند و تا زمانی که شرایط فرآیند روش بارش تغییر کند، می توان از آنها برای تهیه پودرهای اکسید خاکی کمیاب بسیار ریز استفاده کرد.

تحقیقات نشان داده است که عوامل اصلی مؤثر بر اندازه ذرات و مورفولوژی پودرهای فوق ریز خاکی کمیاب در روش رسوب بی کربنات آمونیوم شامل غلظت خاک کمیاب در محلول، دمای بارش، غلظت عامل بارش و غیره است. غلظت خاک کمیاب در محلول کلید تشکیل پودرهای بسیار ریز پراکنده یکنواخت است. به عنوان مثال، در آزمایش Y3 + بارش برای تهیه Y2O3، زمانی که غلظت جرمی خاک کمیاب 20 ~ 30 گرم در لیتر (محاسبه شده توسط Y2O3) است، فرآیند بارش صاف است، و پودر فوق ریز اکسید ایتریم که از رسوب کربناته به دست می آید. خشک کردن و سوزاندن کوچک، یکنواخت و پراکندگی خوب است.

در واکنش های شیمیایی، دما یک عامل تعیین کننده است. در آزمایشات فوق، زمانی که درجه حرارت 60-70 درجه سانتیگراد است، بارش آهسته است، فیلتراسیون سریع است، ذرات شل و یکنواخت هستند، و اساساً کروی هستند. هنگامی که دمای واکنش زیر 50 درجه سانتیگراد است، بارش سریعتر شکل می گیرد، با دانه های بیشتر و اندازه ذرات کوچکتر. در حین واکنش میزان سرریز CO2 و NH3 کمتر است و رسوب به صورت چسبناک است که برای فیلتراسیون و شستشو مناسب نیست. پس از سوختن به اکسید ایتریوم، هنوز مواد بلوکی وجود دارند که به طور جدی تجمع می کنند و اندازه ذرات بزرگتری دارند. غلظت بی کربنات آمونیوم نیز بر اندازه ذرات اکسید ایتریم تأثیر می گذارد. هنگامی که غلظت بی کربنات آمونیوم کمتر از 1mol/L باشد، اندازه ذرات اکسید ایتریوم به دست آمده کوچک و یکنواخت است. هنگامی که غلظت بی کربنات آمونیوم از 1mol/L بیشتر شود، بارش موضعی رخ می دهد که باعث تجمع و ذرات بزرگتر می شود. تحت شرایط مناسب، اندازه ذرات 0.01-0.5 را می توان پودر اکسید ایتریم فوق ریز میکرومولار بدست آورد.

در روش ته نشینی اگزالات، محلول اگزالیک اسید به صورت قطره ای اضافه می شود در حالی که آمونیاک برای اطمینان از یک مقدار pH ثابت در طول فرآیند واکنش، و در نتیجه اندازه ذرات کمتر از 1 میکرومولار پودر اکسید ایتریم اضافه می شود. ابتدا محلول نیترات ایتریم را با آب آمونیاک رسوب دهید تا کلوئید هیدروکسید ایتریم به دست آید و سپس آن را با محلول اسید اگزالیک تبدیل کنید تا اندازه ذرات کمتر از 1 μ پودر Y2O3 متر بدست آید. EDTA را به محلول Y3+ نیترات ایتریم با غلظت 0.25-0.5mol/L اضافه کنید، pH را با آب آمونیاک بر روی 9 تنظیم کنید، اگزالات آمونیوم را اضافه کنید و محلول HNO3 3mol/L را با سرعت 1-8mL/بچکانید. دقیقه در دمای 50 ℃ تا زمانی که بارندگی در pH=2 کامل شود. پودر اکسید ایتریوم با اندازه ذرات 40-100 نانومتر را می توان به دست آورد.

در طی مراحل آماده سازیاکسیدهای خاکی کمیاب بسیار ریزبا روش بارش، درجات مختلف تجمع مستعد رخ دادن است. بنابراین، در طول فرآیند آماده سازی، کنترل دقیق شرایط سنتز، با تنظیم مقدار pH، استفاده از رسوب دهنده های مختلف، افزودن مواد پخش کننده و سایر روش ها برای پخش کامل محصولات میانی ضروری است. سپس روش های خشک کردن مناسب انتخاب شده و در نهایت پودرهای فوق ریز ترکیب خاکی کمیاب به خوبی پراکنده شده از طریق کلسینه به دست می آید.