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中東有石油, 中國有稀土

來源:www.scientz.com 作者:新芝生物 時間:2019-06-21

 

 

2018年,川普對中國舉起了貿易戰的利劍,利用美國的芯片和高科技產業限制中國的發展。


早在貿易戰爆發之初,局座(張召忠,人稱局座,管理著中國最神秘的一個部門“戰略忽悠局,哈哈其實是網友惡搞。他的真實身份是國防大學軍事后勤與軍事科技裝備教研部副主任,副軍職,海軍少將軍銜,教授,軍事戰略學博士研究生導師等等等等。他還有一重身份是一位“老網紅”,公眾號粉絲數十萬,微博粉絲一千多萬。)早已有先見之明,要用稀土這張牌反擊美國的貿易保護主義。


6月份以來,我國在稀土方面動作頻頻。從國家發改委連續舉辦三場座談會聽取“推動稀土產業高質量發展”意見建議,到工信部公示《稀土產品的包裝、標志、運輸和貯存》強制性國家標準,相關部委的一系列動作彰顯出國家對稀土產業發展的高度重視。

 

什么是稀土?

 

稀土(rare earth)是化學周期表中鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱。


 

一直以來中國稀土礦藏豐富,占據四個世界第一:儲量第一、產量第一、出口量第一和消費量第一。

 


稀土儲量和供應量


那么作為“秘密武器”的稀土,為什么能發揮這么大的作用?


稀土儲量稀少、不可再生、分離提純和加工難度較大,廣泛應用于農業、工業、軍事等行業,是新材料制造的重要依托和關系尖端國防技術開發的關鍵性資源,被稱為“萬能之土”。


——工業上,稀土是“維生素”。在熒光、磁性、激光、光纖通信、貯氫能源、超導等材料領域有著不可替代的作用。



——軍事上,稀土是“核心”。目前幾乎所有高科技武器都有稀土的身影,且稀土材料常常位于高科技武器的核心部位。例如美國當年的“愛國者”導彈,正是在其制導系統中使用了約3公斤多的釤鈷磁體和釹鐵硼磁體,用于電子束聚焦,才能精確攔截來襲導彈。一位前美軍軍官甚至稱:“海灣戰爭中那些匪夷所思的軍事奇跡,以及美國在冷戰之后,局部戰爭中所表現出的對戰爭進程非對稱性控制能力,從一定意義上說,是稀土成就了這一切。”



——生活中,稀土“無處不在”。我們的手機屏、LED、電腦、數碼相機…...



稀土通過復雜的工藝制備合成稀土材料,從而實現在各大領域的廣泛應用。目前冷凍干燥法常出現在制備多種不同的稀土材料實驗中。下文詳細描述了如何制備多孔稀土發光材料實驗過程。


冷凍干燥法制備多孔稀土材料      

 

 實驗條件 

5M的聚乙烯醇溶液、40wt%納米SiO2、十二烷基硫酸鈉、環己烷和去離子水按照一定配比。

 

 實驗步驟 

1. 冷凍干燥。將漿料置于磁力攪拌器上于一定轉速下攪拌3h形成冷凍漿料,并在液氮中冷凍5min,冷凍成固體(也可直接放入具有預冷凍功能的冷凍干燥機進行預冷凍,后續直接進行冷凍干燥)。將冷凍后的樣品置于冷凍干燥機中冷凍干燥處理48h。

2. 煅燒。將冷凍干燥后的樣品置于坩堝中,利用箱式實驗電阻爐進行煅燒。煅燒制度為:升溫速率5℃/min,空氣氣氛,600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃保溫均為4h。

3. 稀土Y2O3:Eu3+粒子浸漬負載。將氧化釔和氧化銪按照化學計量比4:1溶解于硝酸溶液中形成硝酸釔銪溶液。將煅燒后制備的多孔SiO2(納米SiO、冷凍溶液制備,煅燒溫度為1000℃)分割成豆粒狀塊體,浸漬在0.5M的硝酸釔銪溶液中,并抽真空處理,保壓30min后,至于真空干燥箱干燥30min,根據需要重復浸漬烘干過程,浸漬次數為1次、3次和5次,最后在箱式實驗電阻爐1000℃焙燒4h,形成多孔稀土發光材料。

 

實驗流程

 


實驗結果 

隨著浸漬次數的增加,冷凍乳液法制備的多孔氧化硅負載稀土Y2O3:Eu3+粒子的負載量越大。

如下圖:


圖A浸漬負載1次圖B浸漬負載3次圖C浸漬負載5次

 

冷凍干燥法在其他稀土材料中的應用

     

Nd:YAG納米粉體制備
制備Nd:YAG納米粉體使用溶膠-凝膠法和冷凍干燥法,采用冷凍干燥法對前驅體進行干燥。
優勢:
1. 較高純度和化學性
2. 具有很好的燒結活性,可以在相對較低的溫度下合成純YAG相粉體
3. 降低了煅燒溫度


納米Ce-W發射材料
使用“液液摻雜-冷凍干燥-兩段還原-SPS”制備納米Ce-W發射材料。
優勢:凍干過程中,所有元素被固定,很難發生任何移動或者變化。


催化劑:鈣鈦礦型符合氧化物(ABO3
溶膠-凝膠法和冷凍干燥法制備稀土催化劑:鈣鈦礦型符合氧化物(ABO3)。
優勢:可以使膠體的有機網絡結構能夠完整的保存下來,并能夠防止團聚和保護組織結構不受破壞。

 

參考文獻

[1]王海麗.溶膠-凝膠和冷凍干燥法制備Nd: YAG納米粉體及透明陶瓷的制備[J硅酸鹽通報, 2013, (32):2564-2567.
[2]席曉麗.納米鎢粉及其稀土鎢材料的制備新工藝研究[J].中國鎢業, 2007, (1): 33-38.
[3]梁小蕊.稀土材料的應用及發展趨勢[J].化學工程師, 2011, (5): 30-33.
[4]許延輝. La1-xBax Co0.8Ni0.2O3復合氧化物的制備及其對CO催化燃燒性能[J].中國稀土學報, 2010, (3): 302-305.
[5]魏玉磊.凍干法制備新型多孔氧化硅復合材料的研究[M].山東:山東大學,2014.

 

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