초미립 희토류 화합물은 일반적인 입자 크기를 가진 희토류 화합물에 비해 용도가 더 다양하며, 현재 더 많은 연구가 진행되고 있습니다. 제조 방법은 물질의 응집 상태에 따라 고상법, 액상법, 기상법으로 구분됩니다. 현재 실험실 및 산업계에서 희토류 화합물의 초미립 분말을 제조하는 데 액상법이 널리 사용되고 있습니다. 액상법에는 주로 침전법, 졸겔법, 수열법, 주형법, 마이크로에멀젼법, 알키드 가수분해법이 있으며, 이 중 침전법이 산업 생산에 가장 적합합니다.
침전법은 금속염 용액에 침전제를 첨가하여 침전시킨 후, 여과, 세척, 건조, 열분해하여 분말 제품을 얻는 방법입니다. 직접 침전법, 균일 침전법, 공침법이 있습니다. 일반적인 침전법에서는 침전물을 연소시켜 입자 크기가 3~5μm인 휘발성 산 라디칼을 함유한 희토류 산화물과 희토류 염을 얻을 수 있습니다. 비표면적은 10㎡/g 미만이며 특별한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있지 않습니다. 탄산암모늄 침전법과 옥살산 침전법은 현재 일반적인 산화물 분말을 생산하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법이며 침전법의 공정 조건을 변경하는 한 초미립 희토류 산화물 분말을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.
연구에 따르면, 중탄산암모늄 침전법에서 희토류 초미분말의 입자 크기와 형태에 영향을 미치는 주요 요인은 용액 내 희토류 농도, 침전 온도, 침전제 농도 등입니다. 용액 내 희토류 농도는 균일하게 분산된 초미분말을 형성하는 데 핵심적인 요소입니다. 예를 들어, Y2O3를 제조하기 위한 Y3+ 침전 실험에서, 희토류의 질량 농도가 20~30g/L(Y2O3로 계산)일 때 침전 과정이 원활하고, 건조 및 소성법을 통해 탄산염 침전을 통해 얻은 이트륨 산화물 초미분말은 입자 크기가 작고 균일하며 분산성이 우수합니다.
화학 반응에서 온도는 결정적인 요소입니다. 위 실험에서 온도가 60~70℃일 때 침전이 느리고 여과가 빠르며 입자가 엉성하고 균일하며 기본적으로 구형입니다. 반응 온도가 50℃ 미만일 때 침전이 더 빨리 형성되고 입자가 더 많고 입자 크기가 더 작습니다. 반응 중 CO2와 NH3의 오버플로우(overflow) 양이 적고 침전이 끈적끈적한 형태로 나타나 여과 및 세척에 적합하지 않습니다. 산화 이트륨으로 연소된 후에도 여전히 덩어리진 물질이 존재하여 심하게 뭉쳐지고 입자 크기가 더 큽니다. 중탄산 암모늄의 농도 또한 산화 이트륨의 입자 크기에 영향을 미칩니다. 중탄산 암모늄의 농도가 1mol/L 미만일 때, 얻어진 산화 이트륨 입자 크기는 작고 균일합니다. 중탄산 암모늄의 농도가 1mol/L를 초과하면 국부적인 침전이 발생하여 응집 및 입자 크기가 커집니다. 적절한 조건 하에서, 입자 크기가 0.01-0.5 μM인 초미립 이트륨 산화물 분말을 얻을 수 있습니다.
옥살산 침전법에서는 옥살산 용액을 적하 방식으로 첨가하는 동시에 암모니아를 첨가하여 반응 과정 동안 일정한 pH 값을 유지함으로써 1 μM 미만의 입자 크기를 갖는 이트륨 산화물 분말을 얻는다. 먼저, 질산 이트륨 용액을 암모니아수로 침전시켜 수산화 이트륨 콜로이드를 얻은 다음, 옥살산 용액으로 전환하여 입자 크기가 1 μM 미만인 이트륨 산화물 분말(m)을 얻는다. 농도가 0.25-0.5mol/L인 질산 이트륨의 Y3+ 용액에 EDTA를 첨가하고 암모니아수로 pH를 9로 조정한 후 옥살산 암모늄을 첨가하고 50℃에서 3mol/L의 HNO3 용액을 1-8mL/min의 속도로 적하하여 pH=2에서 침전이 완료될 때까지 진행한다. 입자 크기가 40-100nm인 이트륨 산화물 분말을 얻을 수 있다.
준비 과정 중초미립 희토류 산화물침전법을 사용하면 응집 정도가 다를 수 있습니다. 따라서 제조 과정에서 pH 조절, 다양한 침전제 사용, 분산제 첨가 등 합성 조건을 엄격하게 제어하여 중간 생성물을 완전히 분산시켜야 합니다. 이후 적절한 건조 방법을 선택하고, 최종적으로 소성을 통해 잘 분산된 희토류 화합물 초미분말을 얻습니다.
게시 시간: 2023년 4월 21일