Գերմանր հազվագյուտ հողային օքսիդների ստացում

Պատրաստումգերմանր հազվագյուտ հողային օքսիդներ

Գերմանր հողային միացությունները, համեմատած ընդհանուր մասնիկների չափսեր ունեցող հազվագյուտ հողային միացությունների հետ, ունեն ավելի լայն կիրառման շրջանակ, և ներկայումս դրանց վերաբերյալ ավելի շատ հետազոտություններ կան: Պատրաստման մեթոդները բաժանվում են պինդ փուլի, հեղուկ փուլի և գազային փուլի՝ կախված նյութի ագրեգացման վիճակից: Ներկայումս հեղուկ փուլի մեթոդը լայնորեն կիրառվում է լաբորատորիաներում և արդյունաբերության մեջ՝ հազվագյուտ հողային միացությունների գերմանր փոշիներ պատրաստելու համար: Այն հիմնականում ներառում է նստեցման մեթոդը, սոլ-գելի մեթոդը, հիդրոթերմալ մեթոդը, ձևանմուշի մեթոդը, միկրոէմուլսիայի մեթոդը և ալկիդային հիդրոլիզի մեթոդը, որոնցից նստեցման մեթոդը ամենահարմարն է արդյունաբերական արտադրության համար:

Տեղման մեթոդը նստվածքը մետաղական աղի լուծույթին ավելացնելն է նստման համար, ապա զտելը, լվանալը, չորացնելը և ջերմային քայքայումը՝ փոշե արտադրանք ստանալու համար: Այն ներառում է ուղղակի նստման մեթոդ, միատարր նստման մեթոդ և համատեղ նստման մեթոդ: Սովորական նստման մեթոդում ցնդող թթվային ռադիկալներ պարունակող հազվագյուտ հողերի օքսիդներ և հազվագյուտ հողերի աղեր կարելի է ստանալ նստվածքը այրելով՝ 3-5 մկմ մասնիկի չափսերով: Տեսակարար մակերեսը 10 մկմ/գ-ից պակաս է և չունի հատուկ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ: Ամոնիումի կարբոնատի նստման մեթոդը և թրթնջկաթթվի նստման մեթոդը ներկայումս ամենատարածված մեթոդներն են սովորական օքսիդային փոշիներ ստանալու համար, և քանի դեռ նստման մեթոդի տեխնոլոգիական պայմանները փոխվում են, դրանք կարող են օգտագործվել գերմանր հազվագյուտ հողերի օքսիդային փոշիներ պատրաստելու համար:

Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ ամոնիումի բիկարբոնատի նստեցման մեթոդում հազվագյուտ հողերի գերմանր փոշիների մասնիկների չափի և ձևաբանության վրա ազդող հիմնական գործոններն են լուծույթում հազվագյուտ հողերի կոնցենտրացիան, նստեցման ջերմաստիճանը, նստեցման նյութի կոնցենտրացիան և այլն: Լուծույթում հազվագյուտ հողերի կոնցենտրացիան միատարր ցրված գերմանր փոշիներ ձևավորելու բանալին է: Օրինակ՝ Y2O3 ստանալու համար Y3+ նստեցման փորձի ժամանակ, երբ հազվագյուտ հողերի զանգվածային կոնցենտրացիան 20~30 գ/լ է (հաշվարկված Y2O3-ով), նստեցման գործընթացը հարթ է, և չորացման և այրման միջոցով կարբոնատային նստվածքից ստացված իտրիումի օքսիդի գերմանր փոշին փոքր է, միատարր և լավ դիսպերսիայով:

Քիմիական ռեակցիաներում ջերմաստիճանը որոշիչ գործոն է։ Վերոնշյալ փորձերում, երբ ջերմաստիճանը 60-70 ℃ է, տեղումները դանդաղ են, ֆիլտրացիան՝ արագ, մասնիկները ազատ և միատարր են, և դրանք հիմնականում գնդաձև են։ Երբ ռեակցիայի ջերմաստիճանը 50 ℃-ից ցածր է, տեղումները ավելի արագ են առաջանում՝ ավելի շատ հատիկներով և փոքր մասնիկների չափսերով։ Ռեակցիայի ընթացքում CO2-ի և NH3-ի քանակը քիչ է, և տեղումները կպչուն են, ինչը հարմար չէ ֆիլտրացիայի և լվացման համար։ Իտրիումի օքսիդի վերածվելուց հետո դեռևս մնում են բլոկային նյութեր, որոնք լրջորեն ագլոմերացվում են և ունեն ավելի մեծ մասնիկների չափսեր։ Ամոնիումի բիկարբոնատի կոնցենտրացիան նույնպես ազդում է իտրիումի օքսիդի մասնիկների չափի վրա։ Երբ ամոնիումի բիկարբոնատի կոնցենտրացիան 1 մոլ/լ-ից պակաս է, ստացված իտրիումի օքսիդի մասնիկների չափը փոքր է և միատարր։ Երբ ամոնիումի բիկարբոնատի կոնցենտրացիան գերազանցում է 1 մոլ/լ-ը, տեղի են ունենում տեղային տեղումներ, որոնք առաջացնում են ագլոմերացիա և ավելի մեծ մասնիկներ։ Հարմար պայմաններում կարելի է ստանալ 0.01-0.5 մկՄ ուլտրամանուշակագույն իտրիումի օքսիդի փոշի։

Օքսալատի նստեցման մեթոդում թրթնջկաթթվի լուծույթը կաթիլ-կաթիլ ավելացվում է, մինչդեռ ամոնիակն ավելացվում է՝ ռեակցիայի ընթացքում pH-ի հաստատուն արժեքն ապահովելու համար, որի արդյունքում ստացվում է իտրիումի օքսիդի փոշի՝ 1 մկՄ-ից փոքր մասնիկի չափսով։ Նախ, իտրիումի նիտրատի լուծույթը նստեցվում է ամոնիակային ջրով՝ իտրիումի հիդրօքսիդի կոլոիդ ստանալու համար, ապա փոխակերպվում է թրթնջկաթթվի լուծույթով՝ m չափսով 1 μ Y2O3 մասնիկի չափսով։ 0.25-0.5 մոլ/լ կոնցենտրացիայով իտրիումի նիտրատի Y3+ լուծույթին ավելացվում է EDTA, ամոնիակային ջրով կարգավորվում է pH-ը մինչև 9, ավելացվում է ամոնիակային օքսալատ և կաթում է 3 մոլ/լ HNO3 լուծույթ 1-8 մլ/րոպե արագությամբ 50 ℃ ջերմաստիճանում, մինչև նստեցումն ավարտվի pH=2 դեպքում։ Կարելի է ստանալ իտրիումի օքսիդի փոշի՝ 40-100 նմ մասնիկի չափսով։

Պատրաստման գործընթացի ընթացքումգերմանր հազվագյուտ հողային օքսիդներՆստեցման մեթոդով հնարավոր է տարբեր աստիճանի ագլոմերացիա։ Հետևաբար, պատրաստման գործընթացում անհրաժեշտ է խստորեն վերահսկել սինթեզի պայմանները՝ կարգավորելով pH-ի արժեքը, օգտագործելով տարբեր նստեցնող նյութեր, ավելացնելով դիսպերսանտներ և այլ մեթոդներով՝ միջանկյալ արգասիքները լիովին դիսպերսելու համար։ Այնուհետև ընտրվում են համապատասխան չորացման մեթոդներ, և վերջապես, կալցինացման միջոցով ստացվում են լավ դիսպերսված հազվագյուտ հողային միացությունների գերմանր փոշիներ։