Chuẩn bịoxit đất hiếm siêu mịn
Các hợp chất đất hiếm siêu mịn có phạm vi sử dụng rộng hơn so với các hợp chất đất hiếm có kích thước hạt thông thường và hiện có nhiều nghiên cứu hơn về chúng. Các phương pháp điều chế được chia thành phương pháp pha rắn, phương pháp pha lỏng và phương pháp pha khí theo trạng thái kết tụ của chất. Hiện nay, phương pháp pha lỏng được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm và công nghiệp để điều chế các loại bột siêu mịn của hợp chất đất hiếm. Nó chủ yếu bao gồm phương pháp kết tủa, phương pháp sol gel, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp khuôn mẫu, phương pháp vi nhũ tương và phương pháp thủy phân alkyd, trong đó phương pháp kết tủa là phù hợp nhất cho sản xuất công nghiệp.
Phương pháp kết tủa là thêm chất kết tủa vào dung dịch muối kim loại để kết tủa, sau đó lọc, rửa, sấy khô và phân hủy nhiệt để thu được sản phẩm dạng bột. Nó bao gồm phương pháp kết tủa trực tiếp, phương pháp kết tủa đồng đều và phương pháp đồng kết tủa. Trong phương pháp kết tủa thông thường, có thể thu được oxit đất hiếm và muối đất hiếm chứa các gốc axit dễ bay hơi bằng cách đốt kết tủa, với kích thước hạt 3-5 μm. Diện tích bề mặt riêng nhỏ hơn 10 ㎡/g và không có các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt. Phương pháp kết tủa amoni cacbonat và phương pháp kết tủa axit oxalic hiện là những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất bột oxit thông thường, và miễn là các điều kiện xử lý của phương pháp kết tủa được thay đổi, chúng có thể được sử dụng để điều chế bột oxit đất hiếm siêu mịn.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố chính ảnh hưởng đến kích thước hạt và hình thái của bột đất hiếm siêu mịn trong phương pháp kết tủa amoni bicarbonate bao gồm nồng độ đất hiếm trong dung dịch, nhiệt độ kết tủa, nồng độ chất kết tủa, v.v. dung dịch là chìa khóa để tạo thành bột siêu mịn phân tán đồng đều. Ví dụ, trong thí nghiệm kết tủa Y3+ để điều chế Y2O3, khi nồng độ khối lượng của đất hiếm là 20 ~ 30g/L (tính bằng Y2O3), quá trình kết tủa diễn ra suôn sẻ và bột siêu mịn yttri oxit thu được từ kết tủa cacbonat bằng cách sấy và đốt nhỏ, đồng đều và độ phân tán tốt.
Trong các phản ứng hóa học, nhiệt độ là yếu tố quyết định. Trong các thí nghiệm trên, khi nhiệt độ 60-70oC, lượng mưa chậm, quá trình lọc nhanh, các hạt lỏng lẻo và đồng đều, về cơ bản chúng có dạng hình cầu; Khi nhiệt độ phản ứng dưới 50oC, lượng mưa hình thành nhanh hơn, với nhiều hạt hơn và kích thước hạt nhỏ hơn. Trong quá trình phản ứng, lượng CO2 và NH3 tràn ra ít hơn, kết tủa ở dạng dính, không thích hợp để lọc và rửa. Sau khi đốt thành oxit yttri vẫn còn những chất dạng khối kết tụ nghiêm trọng và có kích thước hạt lớn hơn. Nồng độ amoni bicarbonate cũng ảnh hưởng đến kích thước hạt của yttrium oxit. Khi nồng độ amoni bicarbonate nhỏ hơn 1mol/L, kích thước hạt yttri oxit thu được nhỏ và đồng đều; Khi nồng độ ammonium bicarbonate vượt quá 1mol/L sẽ xảy ra hiện tượng kết tủa cục bộ, gây ra sự kết tụ và các hạt lớn hơn. Trong điều kiện thích hợp, kích thước hạt 0,01-0,5 có thể thu được bột oxit yttrium siêu mịn μ M.
Trong phương pháp kết tủa oxalat, dung dịch axit oxalic được thêm từng giọt trong khi amoniac được thêm vào để đảm bảo giá trị pH không đổi trong quá trình phản ứng, dẫn đến kích thước hạt nhỏ hơn 1 μM bột oxit yttrium. Đầu tiên, kết tủa dung dịch yttri nitrat bằng nước amoniac để thu được chất keo yttri hydroxit, sau đó chuyển đổi bằng dung dịch axit oxalic để thu được kích thước hạt nhỏ hơn 1 μ Y2O3 bột m. Thêm EDTA vào dung dịch yttri nitrat Y3+ có nồng độ 0,25-0,5mol/L, điều chỉnh độ pH đến 9 bằng nước amoniac, thêm amoni oxalat và nhỏ giọt dung dịch HNO3 3mol/L với tốc độ 1-8mL/ phút ở 50oC cho đến khi kết tủa hoàn toàn ở pH = 2. Có thể thu được bột oxit yttrium có kích thước hạt 40-100nm.
Trong quá trình chuẩn bịoxit đất hiếm siêu mịnbằng phương pháp kết tủa, mức độ kết tụ khác nhau có thể xảy ra. Vì vậy, trong quá trình điều chế cần kiểm soát chặt chẽ các điều kiện tổng hợp, bằng cách điều chỉnh giá trị pH, sử dụng các chất kết tủa khác nhau, thêm chất phân tán và các phương pháp khác để phân tán hoàn toàn sản phẩm trung gian. Sau đó, các phương pháp sấy thích hợp được lựa chọn, và cuối cùng, thu được bột siêu mịn hợp chất đất hiếm phân tán tốt thông qua quá trình nung.
Thời gian đăng: 21-04-2023