氧化钕

【概述】

氧化钕是一种用途极其广泛的稀土氧化物。它主要应用于钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体、电视、玻璃着色、荧光材料、激光材料及橡胶工业添加剂。氧化钕的色调高雅,并且有很好的变色作用,还被广泛应用于陶瓷、纺织染色、超导以及其他高科技材料领域,增长很快。氧化钕在催化领域的应用与研究也逐渐扩大,例如催化羧酸酯合成、脂肪醇胺化等,纳米氧化钕都具有很好的催化活性。纳米氧化钕作为稀土纳米材料,添加在镁或铝合金中,可提高镁或铝合金在高温环境中的强度和抗腐蚀性,这种高性能材料被广泛应用于航空航天工业领域。在医疗方面,纳米氧化钕可以用来制作纳米氧化钇铝石榴石激光器,这种激光器可以产生短波激光,能够在特殊场合代替普通手术刀,有很好的作用。

【理化性质】

纳米氧化钕是一种淡紫色固体粉末，易受潮，吸收空气中二氧化碳，不溶于水，能溶于无机酸，相对密度 7.24，熔点约 1900℃，在空气中加热能部分生成钕的高价氧化物。氧化钕的晶体结构有立方型、三角型和六方型三种类型。和传统的氧化钕相比，由于氧化钕纳米粒子的纳米尺寸的结构和表面，使得它们在磁学、光学、电学等方面呈现出常规材料所不具备的特性。

图1为氧化钕

【制备方法】

1.化学沉淀法制备纳米氧化钕 化学沉淀法是液相制取纳米氧化钕粒子使用最简单和广泛的方法。它利用各种沉淀剂与含有钕离子的原料,经过沉淀反应生成不溶性的碳酸盐、草酸盐前驱体沉淀等,再将生成的前驱体沉淀过滤,最后经过锻烧制得纳米级氧化钕粉末。最常用的方法有共沉淀法、均匀沉淀法、络合沉淀法等。沉淀法工艺简单、操作简便、对设备要求低,是目前实验室和工业上得到广泛运用的制备纳米氧化钕粉体材料的方法。但也同时存在着制备过程中前驱体粒子容易团聚,导致最后制得的氧化钕颗粒的粒径较大,而且后处理过程麻烦,存在着杂质污染等缺点。

2.溶胶一凝胶法制备纳米氧化钕 溶胶一凝胶法制备纳米氧化钕的过程是首先将含有钕离子的原材料均匀的分散在溶液中,经过水解生成活性单体,然后活性单体聚合成为溶胶,成为具有一定结构的凝胶,凝胶所形成的高分子网络阻止了传质过程,从而减少了前驱体粒子的团聚和晶粒长大,最后将此凝胶干燥后经过热处理,得到氧化钕纳米粒子。

3.热解法制备纳米氧化钕 热解法制备纳米氧化钕的工艺路线相对简单,成本较低,收率高,反应容易控制,但是不太好控制颗粒的形状,很难得到粒度相近的粒子。如采用热分解法以2-硝基苯甲酸和硝酸钕为原料制得了平均粒径为15nm纳米氧化钕微粉。

4.模板法制备纳米氧化钕 模板具有很强的限域能力,可以按照要求调节所需制备的纳米材料的尺寸大小及形状,几年来模板法已经成为纳米材料研究者制备纳米材料的一种很常用的方法,通常所用的模板为多孔阳极氧化铝模板、径迹蚀刻聚合物模板、多孔硅等,由于多孔阳极氧化铝模板具有取向一致、耐高温、孔径可自行调节等优点,而且最后所制备的一维纳米材料很容易从模板孔中分离出来,因此多孔阳极氧化铝模板迅速成为重要研究对象。如以硝酸钕和尿素为主要原料,多孔阳极氧化铝膜为模板,采用溶胶压力浸渗法制备了直径尺度约为氧化钕纳米线。

【应用】　

1.在催化领域中的应用 稀土氧化钕超细粉体在催化领域中有广泛的应用。例如，纳米氧化钕被用作合成乙酸异丁酯、丙酸丁酯等重要的化工原料的催化剂，表面覆盖有 Nd2O3纳米粒子的碳纳米管作为一种优良的催化剂，可以降低固体火箭推进剂上高氯酸铵的热分解温度，从而提高其燃烧速率。

2.在陶瓷行业中的应用 稀土氧化钕超细粉体也可以应用于陶瓷行业。表面包覆了一层稀土金属氧化钕膜的陶瓷颜料为淡紫罗兰色，具有非常漂亮的珠光色彩，与其他颜料相比呈色更稳定，颜色更柔和，更纯正，色调更新颖，光洁度更好，而且能够起到很好的紫外屏蔽作用。掺杂Nd的氧化钇陶瓷(Nd:Y2O3)作为一种新型的激光工作物质，在高功率激光器中具有潜在的应用前景。

3.在光电行业中的应用 纳米化的氧化钕可以用于制作优良的荧光材料。

【主要参考资料】

[1]桂鑫. 微乳液法制备氧化钕粉体的研究[D].广西工学院,2012.

[2]廖静. 纳米氧化钕和氢氧化镁晶须的制备及其性能研究[D].华东师范大学,2009.

[3]方军. 离子液体辅助制备纳米氧化钇与氧化钕[D].西北大学,2011.