Pó de óxido de lantânioé um composto inorgânico com CAS 1312-81-8 e fórmula química La2O3. Geralmente apresenta-se como um pó branco, insolúvel em água, mas solúvel em ácidos e bases, formando o sal correspondente. Seu tamanho de partícula geralmente varia de alguns nanômetros a algumas centenas de nanômetros e possui uma alta área superficial específica. Esta característica de aparência faz com que o óxido de lantânio apresente bom desempenho em muitas aplicações. A densidade é de aproximadamente 5,0 g/cm3. Esta maior densidade indica sua alta densidade e estabilidade, o que é benéfico na preparação e processamento do material. É um material semicondutor cuja condutividade é influenciada por sua estrutura cristalina e razão estequiométrica. Sua resistividade diminui com o aumento da temperatura e apresenta boa condutividade. Esta propriedade elétrica torna o óxido de lantânio amplamente utilizado em áreas como dispositivos eletrônicos e dispositivos optoeletrônicos. Possui boa biocompatibilidade e pode ser utilizado na área biomédica. Por exemplo, pode ser usado como transportador de medicamentos e material de liberação de medicamentos, bem como em áreas como imagem biológica e engenharia de tecidos. Esta biocompatibilidade faz com que tenha amplas perspectivas de aplicação no campo da engenharia biomédica.
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Fórmula Química |
La2O3 |
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Massa Exata |
326 |
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Peso molecular |
326 |
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m/z |
326 (100.0%) |
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Análise Elementar |
La, 85,27; Ó, 14,73 |
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Ponto de fusão 2315 graus C, Ponto de ebulição 4200 graus C, Densidade 6,51 g / ml a 25 graus C (lit.), Ponto de inflamação 4200 graus C, Condições de armazenamento sem restrições, Nanopó de morfologia, Cor branca a amarela, Gravidade específica 6,51, Valor de PH 9,0 (50g / l, H2O, 20 graus) (pasta), Solubilidade em água, Sensibilidade higroscópico, Merck 14,5363, Estável
Pó de óxido de lantânio, como um importante óxido de terras raras, demonstrou valor insubstituível em dezenas de campos, como materiais ópticos, indústria eletrônica, novas energias, proteção ambiental e biomedicina devido à sua estabilidade óptica, elétrica, catalítica e térmica única. O seguinte resume sistematicamente seus cenários de aplicação e avanços tecnológicos em oito dimensões.
A principal inovação do óxido de lantânio em baterias de estado-sólido, armazenamento de energia de hidrogênio e energia fotovoltaica está impulsionando a evolução da tecnologia energética em direção a maior eficiência e segurança.
Eletrólito de bateria de lítio de estado sólido
Óxido de lantânio em nanoescala (tamanho de partícula<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.
Materiais de armazenamento de energia de hidrogênio
Ligas à base de magnésio dopadas com óxido de lantânio (La ₀ ₅Mg₂. A capacidade de armazenamento de hidrogênio de ₅ Ni pode atingir 3,8% em peso a 300 graus, o que é 50% maior que o magnésio puro, e a cinética de absorção e liberação de hidrogênio é significativamente melhorada, atendendo à demanda por carga e liberação rápida de hidrogênio em estações de reabastecimento de veículos com células de combustível.
Células solares de perovskita
A camada de transporte de elétrons de dióxido de titânio (TiO ₂) modificada com óxido de lantânio pode aumentar a eficiência de conversão fotoelétrica das células de perovskita de 22% para 25%, ao mesmo tempo em que prolonga a vida útil do dispositivo de 1.000 horas para 5.000 horas, promovendo avanços na tecnologia fotovoltaica em direção ao baixo custo e alta estabilidade.
As fortes características de alcalinidade e vacância de oxigênio do óxido de lantânio o tornam excelente na purificação de escapamentos automotivos, catálise industrial e síntese orgânica.
Catalisador de três{0}} vias para escapamento de automóvel
O catalisador Pt Pd Rh dopado compó de óxido de lantâniopode aumentar a eficiência de conversão de CO, HC e NOx para mais de 99%, 98% e 95%, respectivamente, enquanto reduz a temperatura de ignição de 250 graus para 180 graus, atendendo ao padrão de emissão National VI. Até 2025, a demanda global por óxido de lantânio no mercado de catalisadores automotivos atingirá 12.000 toneladas, representando 40% do seu consumo total.
Acoplamento oxidativo de metano para produzir etileno
O catalisador bifuncional La ₂ O ∝ - Na ₂ O pode atingir uma taxa de conversão de metano de 30% e seletividade de etileno de mais de 60% a 800 graus, reduzindo o consumo de energia em 40% em comparação com os processos tradicionais de craqueamento a vapor, fornecendo um caminho de produção de baixo-carbono para a indústria de etileno.
Hidrogenação de CO ₂ para produzir metanol
O catalisador de cobre, zinco e alumínio (Cu Zn Al) modificado com óxido de lantânio pode atingir uma taxa de conversão de passagem única de 35% para CO₂ e uma seletividade de metanol de 90% a 250 graus e 5 MPa, fornecendo suporte de material essencial para a tecnologia de captura e utilização de carbono (CCU).
O desempenho de adsorção e a atividade fotocatalítica do óxido de lantânio fazem com que ele desempenhe um papel importante no tratamento de águas residuais, purificação do ar e remediação do solo.
Degradação fotocatalítica de compostos orgânicos
O catalisador composto La ₂ O ∝/TiO ₂ atinge uma taxa de degradação de mais de 99% para rodamina B sob irradiação de luz visível, e sua eficiência quântica é aumentada para 15%, o que é 5 vezes maior que o TiO ₂ puro. Pode ser usado para o tratamento profundo de águas residuais de impressão e tingimento e águas residuais intermediárias farmacêuticas.
Controle de Poluição Atmosférica
O catalisador à base de manganês dopado com óxido de lantânio (La-Mn-O) pode aumentar a eficiência da conversão de NOx em N ₂ para 95% a 200 graus, enquanto controla a geração de subprodutos de N ₂ O abaixo de 0,5%, atendendo aos requisitos de emissão ultra-baixas do aço e do cimento indústrias.
SintéticoPó de óxido de lantânio:
O método de extração para sintetizar o óxido de lantânio é um processo para separar o lantânio de soluções de nitrato de terras raras. Usando extratores apropriados e etapas de processamento subsequentes, o lantânio é separado com sucesso de outros elementos de terras raras.
Preparação de matéria-prima
A matéria-prima deste método é uma solução de nitrato de terras raras tratada com remoção de cério, que contém cerca de 50% de La2O3, vestígios de CeO2, 6-7% de Pr6O11 e 30% de Nd2O3. Para preparar a solução, é necessário reagir óxidos de terras raras com ácido nítrico para gerar nitratos de terras raras correspondentes. A fórmula específica da reação química é a seguinte:
La2O3 + 6HNO3→ 2La(NÃO3)3 + 3H2O
CEO2 + 4HNO3→ Ce(NÃO3)4 + 2H2O
Pr.6O11 + 22HNO3→ 6Pr(NÃO3)3 + 11H2O
Nd2O3 + 6HNO3→ 2Nd(NÃO3)3 + 3H2O
Preparação da solução
Misture os nitratos de terras raras obtidos em uma certa proporção para preparar Σ Uma solução de nitrato de terras raras de 320-330g/l Rxoy. O método de preparação específico consiste em pesar vários nitratos de terras raras de acordo com a proporção necessária, adicioná-los à água desionizada, agitar e dissolvê-los totalmente, depois ajustar o valor do pH para neutro e, finalmente, fixar o volume no volume necessário.
Separação de extração
O extratante neutro de fosfina dimetilmetilfosfonato (P350) e o sistema de querosene P350 foram utilizados para extração e separação. O princípio da separação por extração é utilizar a diferença na solubilidade de diferentes elementos de terras raras no extrator e conseguir a separação do lantânio de outros elementos de terras raras por meio de extração em vários-estágios. As etapas específicas de extração e separação são as seguintes:
(1) Misture a solução preparada de nitrato de terras raras com o sistema de querosene P350, mexa bem e deixe o extrator entrar em contato total com a solução.
(2) Após um certo período de tempo, os íons de lantânio no extratante sofrerão uma reação de complexação com o P350, formando um complexo solúvel em querosene, enquanto outros íons de terras raras permanecerão na fase aquosa. A fórmula específica da reação química é a seguinte:
La(NÃO3)3 + 3C3H9O3P → La(C3H9O3P)3 + 3HNO3
Lavagem e extração reversa
Para remover outros íons de terras raras e íons de impureza da fase de querosene, é necessário lavar e extrair reversamente a fase de querosene. As etapas específicas de lavagem e extração reversa são as seguintes:
(1) Lave a fase de querosene com água deionizada para remover outros íons de terras raras e íons de impureza da fase aquosa.
(2) Use ácido nítrico diluído para extrair reversamente a fase de querosene lavada, permitindo que os íons de lantânio sejam transferidos de volta para a fase aquosa, enquanto outros íons de terras raras permanecem na fase de querosene. A fórmula específica da reação química é a seguinte:
Laca3H9O3P)3 + 3HNO3→ La(NÃO3)3 + 3C3H9O3P
Neutralização de amônia e precipitação de ácido oxálico
A solução de nitrato de lantânio obtida é submetida a tratamento de neutralização de amônia para aumentar o valor de pH para 8-9, e então oxalato de amônio é adicionado para precipitação. A fórmula específica da reação química é a seguinte:
La(NÃO3)3 +NH4OH → La (OH)3↓+NH4NÃO3
La(OH)3 + H2C2O4→ LaC2O4 ↓+ 3H2O
Filtragem e combustão
Filtre o precipitado de oxalato de lantânio obtido para remover íons de impureza da solução. Em seguida, o precipitado de oxalato de lantânio filtrado é submetido a tratamento de combustão para obtenção do produto final de óxido de lantânio. A fórmula específica da reação química é a seguinte:
Laca2O4→ La2O3 +CO2↑+CO ↑
Acima estão as etapas detalhadas e as fórmulas de reação química correspondentes deste método. Através deste método, o lantânio pode ser separado com sucesso de outros elementos de terras raras e produtos de óxido de lantânio de alta pureza podem ser obtidos.
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