Proszek tlenku lantanujest związkiem nieorganicznym o numerze CAS 1312-81-8 i wzorze chemicznym La2O3. Zwykle występuje w postaci białego proszku, nierozpuszczalnego w wodzie, ale rozpuszczalnego w kwasach i zasadach, tworząc odpowiednią sól. Jego wielkość cząstek zwykle waha się od kilku nanometrów do kilkuset nanometrów i ma dużą powierzchnię właściwą. Ta cecha wyglądu sprawia, że tlenek lantanu wykazuje dobrą wydajność w wielu zastosowaniach. Gęstość wynosi około 5,0 g/cm3. Ta wyższa gęstość wskazuje na jego wysoką gęstość i stabilność, co jest korzystne w przygotowaniu i przetwarzaniu materiału. Jest to materiał półprzewodnikowy, na którego przewodność wpływa struktura krystaliczna i stosunek stechiometryczny. Jego rezystywność maleje wraz ze wzrostem temperatury i wykazuje dobrą przewodność. Ta właściwość elektryczna sprawia, że tlenek lantanu jest szeroko stosowany w takich dziedzinach, jak urządzenia elektroniczne i urządzenia optoelektroniczne. Ma dobrą biokompatybilność i może być stosowany w dziedzinie biomedycyny. Można go na przykład stosować jako nośnik leków i materiał uwalniający leki, a także w takich obszarach, jak obrazowanie biologiczne i inżynieria tkankowa. Ta biokompatybilność sprawia, że ma on szerokie perspektywy zastosowań w dziedzinie inżynierii biomedycznej.
|
Wzór chemiczny |
La2O3 |
|
Dokładna masa |
326 |
|
Masa cząsteczkowa |
326 |
|
m/z |
326 (100.0%) |
|
Analiza elementarna |
La, 85,27; O, 14.73 |
|
|
|
Temperatura topnienia 2315 stopni C, Temperatura wrzenia 4200 stopni C, Gęstość 6,51 g/ml w 25 stopni C (lit.), Temperatura zapłonu 4200 stopni C, Warunki przechowywania bez ograniczeń, Morfologia nanoproszku, Kolor biały do żółtego, Ciężar właściwy 6,51, Wartość PH 9,0 (50g/l, H2O, 20 stopni) (szlam), Rozpuszczalność w wodzie, Wrażliwość higroskopijna, Merck 14,5363, Stabilny
Proszek tlenku lantanu, jako ważny tlenek pierwiastka ziem rzadkich, wykazał niezastąpioną wartość w dziesiątkach dziedzin, takich jak materiały optyczne, przemysł elektroniczny, nowa energia, ochrona środowiska i biomedycyna, ze względu na wyjątkową stabilność optyczną, elektryczną, katalityczną i termiczną. Poniżej systematycznie podsumowano scenariusze zastosowań i przełomy technologiczne w ośmiu wymiarach.
Kluczowe przełomowe osiągnięcie w zakresie tlenku lantanu w-akumulatorach półprzewodnikowych, magazynowaniu energii wodorowej i fotowoltaice napędza ewolucję technologii energetycznej w kierunku wyższej wydajności i bezpieczeństwa.
Półprzewodnikowy elektrolit do akumulatorów litowych
Tlenek lantanu w nanoskali (wielkość cząstek<50 nm) is doped as a functional filler into sulfide solid electrolytes (such as Li ∝ PS ₄), which can form fast lithium ion transport channels at grain boundaries, increasing the ion conductivity from 10 ⁻⁴ S/cm to 10 ⁻² S/cm, and reducing the electrode electrolyte interface impedance from 1000 Ω· cm ² to below 100 Ω· cm ². The solid-state battery produced by Toyota in 2025 adopts this technology, with an energy density of 400 Wh/kg and a charging time shortened to 10 minutes.
Materiały magazynujące energię wodorową
Stopy na bazie magnezu domieszkowane tlenkiem lantanu (La ₀ ₅Mg₂. Zdolność magazynowania wodoru ₅ Ni może osiągnąć 3,8% wag. w temperaturze 300 stopni, czyli o 50% więcej niż czysty magnez, a kinetyka absorpcji i uwalniania wodoru jest znacznie poprawiona, spełniając zapotrzebowanie na szybkie ładowanie i uwalnianie wodoru na stacjach tankowania pojazdów z ogniwami paliwowymi.
Perowskitowe ogniwa słoneczne
Warstwa transportująca elektrony z dwutlenku tytanu (TiO₂) modyfikowana tlenkiem lantanu może zwiększyć efektywność konwersji fotoelektrycznej ogniw perowskitowych z 22% do 25%, jednocześnie wydłużając żywotność urządzenia z 1000 godzin do 5000 godzin, promując przełom w technologii fotowoltaicznej w kierunku niskich kosztów i wysokiej stabilności.
Silna zasadowość i wakaty tlenowe tlenku lantanu sprawiają, że doskonale nadaje się do oczyszczania spalin samochodowych, katalizy przemysłowej i syntezy organicznej.
Katalizator trójdrożny-wydechów samochodowych
Katalizator Pt Pd Rh domieszkowanyproszek tlenku lantanumoże zwiększyć wydajność konwersji CO, HC i NOx odpowiednio do ponad 99%, 98% i 95%, jednocześnie obniżając temperaturę zapłonu z 250 stopni do 180 stopni, spełniając normę emisji National VI. Do 2025 roku światowe zapotrzebowanie na tlenek lantanu na rynku katalizatorów samochodowych osiągnie 12 000 ton, co będzie stanowić 40% jego całkowitego zużycia.
Oksydacyjne sprzęganie metanu w celu wytworzenia etylenu
Dwufunkcyjny katalizator La ₂ O ∝ - Na ₂ O może osiągnąć stopień konwersji metanu wynoszący 30% i selektywność etylenu ponad 60% w temperaturze 800 stopni, zmniejszając zużycie energii o 40% w porównaniu z tradycyjnymi procesami krakingu parowego, zapewniając ścieżkę produkcji o niskiej-emisyjności węgla dla przemysłu etylenu.
Uwodornienie CO₂ w celu wytworzenia metanolu
Katalizator miedziowo-cynkowo-aluminiowy (Cu Zn Al) modyfikowany tlenkiem lantanu może osiągnąć współczynnik konwersji CO ₂ w jednym przejściu na poziomie 35% i selektywność metanolu na poziomie 90% w temperaturze 250 stopni i 5 MPa, zapewniając kluczowe wsparcie materiałowe dla technologii wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla (CCU).
Wydajność adsorpcji i aktywność fotokatalityczna tlenku lantanu sprawiają, że odgrywa on ważną rolę w oczyszczaniu ścieków, oczyszczaniu powietrza i rekultywacji gleby.
Fotokatalityczna degradacja związków organicznych
Katalizator kompozytowy La ₂ O ∝/TiO ₂ osiąga stopień degradacji rodaminy B wynoszący ponad 99% pod wpływem napromieniowania światłem widzialnym, a jego wydajność kwantowa wzrasta do 15%, czyli 5 razy więcej niż czysty TiO ₂. Można go stosować do głębokiego oczyszczania ścieków drukarskich i barwiarskich oraz ścieków pośrednich farmaceutycznych.
Kontrola zanieczyszczenia powietrza
Katalizator na bazie manganu domieszkowany tlenkiem lantanu (La-Mn-O) może zwiększyć wydajność konwersji NOx do N ₂ do 95% w temperaturze 200 stopni, kontrolując jednocześnie wytwarzanie produktów ubocznych N ₂ O-poniżej 0,5%, spełniając ultra-wymagania dotyczące ultraniskiej emisji stali i cementu branże.
SyntetycznyProszek tlenku lantanu:
Metoda ekstrakcji służąca do syntezy tlenku lantanu to proces oddzielania lantanu od roztworów azotanów metali ziem rzadkich. Stosując odpowiednie ekstrahenty i kolejne etapy przetwarzania, lantan skutecznie oddziela się od innych pierwiastków ziem rzadkich.
Przygotowanie surowca
Surowcem do tej metody jest roztwór azotanu metali ziem rzadkich poddany usunięciu ceru, który zawiera około 50% La2O3, śladowe ilości CeO2, 6-7% Pr6O11 i 30% Nd2O3. Aby przygotować roztwór, konieczna jest reakcja tlenków metali ziem rzadkich z kwasem azotowym w celu wytworzenia odpowiednich azotanów metali ziem rzadkich. Specyficzny wzór reakcji chemicznej jest następujący:
La2O3 + 6HNIE3→ 2La(NIE3)3 + 3H2O
CeO2 + 4HNIE3→ Ce(NIE3)4 + 2H2O
Pr6O11 + 22HNIE3→ 6Pr(NIE3)3 + 11H2O
Nd2O3 + 6HNIE3→ 2nd(NIE3)3 + 3H2O
Przygotowanie roztworu
Zmieszaj otrzymane azotany metali ziem rzadkich w określonej proporcji, aby przygotować Σ Roztwór azotanów metali ziem rzadkich o stężeniu 320-330 g/l Rxoy. Specyficzna metoda przygotowania polega na odważeniu różnych azotanów metali ziem rzadkich zgodnie z wymaganą proporcją, dodaniu ich do wody dejonizowanej, całkowitym wymieszaniu i rozpuszczeniu, następnie dostosowaniu wartości pH do neutralnej i na koniec ustaleniu objętości do wymaganej objętości.
Separacja ekstrakcyjna
Do ekstrakcji i separacji zastosowano obojętny ekstrahent fosfinowy, metylofosfonian dimetylu (P350) i układ nafty P350. Zasada separacji ekstrakcyjnej polega na wykorzystaniu różnicy w rozpuszczalności różnych pierwiastków ziem rzadkich w ekstrahencie i osiągnięciu oddzielenia lantanu od innych pierwiastków ziem rzadkich poprzez-ekstrakcję wieloetapową. Konkretne etapy ekstrakcji i separacji są następujące:
(1) Zmieszać przygotowany roztwór azotanu metali ziem rzadkich z systemem nafty P350, dokładnie wymieszać i pozwolić, aby ekstrahent wszedł w pełny kontakt z roztworem.
(2) Po pewnym czasie jony lantanu w ekstrahencie ulegną reakcji kompleksowania z P350, tworząc kompleks rozpuszczalny w nafcie, podczas gdy inne jony metali ziem rzadkich pozostaną w fazie wodnej. Specyficzny wzór reakcji chemicznej jest następujący:
La(NIE3)3 + 3C3H9O3P → La(C3H9O3P)3 + 3HNIE3
Płukanie i ekstrakcja odwrotna
W celu usunięcia innych jonów ziem rzadkich i jonów zanieczyszczeń z fazy naftowej konieczne jest przemycie i odwrócenie ekstrakcji fazy naftowej. Konkretne etapy przemywania i odwrotnej ekstrakcji są następujące:
(1) Przemyć fazę naftową wodą dejonizowaną w celu usunięcia innych jonów ziem rzadkich i jonów zanieczyszczeń z fazy wodnej.
(2) Zastosować rozcieńczony kwas azotowy w celu odwrotnej ekstrakcji przemytej fazy naftowej, umożliwiając jonom lantanu powrót do fazy wodnej, podczas gdy inne jony metali ziem rzadkich pozostają w fazie nafty. Specyficzny wzór reakcji chemicznej jest następujący:
Gumilaka3H9O3P)3 + 3HNIE3→ La(NIE3)3 + 3C3H9O3P
Neutralizacja amoniaku i wytrącanie kwasu szczawiowego
Otrzymany roztwór azotanu lantanu poddaje się neutralizacji amoniaku w celu podniesienia wartości pH do 8-9, a następnie w celu wytrącenia dodaje się szczawian amonu. Specyficzny wzór reakcji chemicznej jest następujący:
La(NIE3)3 + NH4OH → La (OH)3↓+NH4NIE3
La(OH)3 + H2C2O4→ LaC2O4 ↓+ 3H2O
Filtrowanie i spalanie
Przesączyć otrzymany osad szczawianu lantanu w celu usunięcia jonów zanieczyszczeń z roztworu. Następnie przefiltrowany osad szczawianu lantanu poddaje się obróbce spalania w celu uzyskania końcowego produktu w postaci tlenku lantanu. Specyficzny wzór reakcji chemicznej jest następujący:
Gumilaka2O4→ Ł2O3 + CO2↑+CO ↑
Powyżej przedstawiono szczegółowe etapy i odpowiadające im wzory reakcji chemicznych tej metody. Dzięki tej metodzie lantan można skutecznie oddzielić od innych pierwiastków ziem rzadkich i uzyskać-produkty w postaci tlenku lantanu o wysokiej czystości.
Popularne Tagi: proszek tlenku lantanu cas 1312-81-8, dostawcy, producenci, fabryki, hurtownia, zakup, cena, luzem, na sprzedaż