Poudre d'oxyde de lanthaneest un composé inorganique de CAS 1312-81-8 et de formule chimique La2O3. Il se présente généralement sous la forme d'une poudre blanche, insoluble dans l'eau, mais soluble dans les acides et les bases, formant le sel correspondant. Sa taille de particule varie généralement de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres et sa surface spécifique est élevée. Cette caractéristique d’apparence permet à l’oxyde de lanthane de présenter de bonnes performances dans de nombreuses applications. La densité est d'environ 5,0 g/cm3. Cette densité plus élevée indique sa densité et sa stabilité élevées, ce qui est bénéfique pour la préparation et le traitement des matériaux. C'est un matériau semi-conducteur dont la conductivité est influencée par sa structure cristalline et son rapport stœchiométrique. Sa résistivité diminue avec l'augmentation de la température et présente une bonne conductivité. Cette propriété électrique rend l'oxyde de lanthane largement utilisé dans des domaines tels que les appareils électroniques et les appareils optoélectroniques. Il présente une bonne biocompatibilité et peut être utilisé dans le domaine biomédical. Par exemple, il peut être utilisé comme support de médicament et comme matériau de libération de médicament, ainsi que dans des domaines tels que l'imagerie biologique et l'ingénierie tissulaire. Cette biocompatibilité lui confère de larges perspectives d’application dans le domaine du génie biomédical.
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Formule chimique |
La2O3 |
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Masse exacte |
326 |
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Poids moléculaire |
326 |
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m/z |
326 (100.0%) |
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Analyse élémentaire |
La, 85,27 ; Ô, 14.73 |
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Point de fusion 2315 degrés C, Point d'ébullition 4200 degrés C, Densité 6,51 g/ml à 25 degrés C (lit.), Point d'éclair 4200 degrés C, Conditions de stockage sans restrictions, Morphologie nanopoudre, Couleur blanc à jaune, Densité 6,51, Valeur PH 9,0 (50 g/l, H2O, 20 degrés) (boue), Solubilité dans l'eau, Sensibilité hygroscopique, Merck 14,5363, stable
Poudre d'oxyde de lanthane, en tant qu'oxyde de terres rares important, a démontré une valeur irremplaçable dans des dizaines de domaines tels que les matériaux optiques, l'industrie électronique, les nouvelles énergies, la protection de l'environnement et la biomédecine en raison de sa stabilité optique, électrique, catalytique et thermique unique. Ce qui suit résume systématiquement ses scénarios d’application et ses avancées technologiques dans huit dimensions.
L'avancée majeure de l'oxyde de lanthane dans les-batteries à semi-conducteurs, le stockage d'énergie à base d'hydrogène et le photovoltaïque entraîne l'évolution de la technologie énergétique vers une efficacité et une sécurité accrues.
Électrolyte de batterie au lithium à semi-conducteurs
Oxyde de lanthane à l'échelle nanométrique (taille des particules<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.
Matériaux de stockage d'énergie hydrogène
Alliages à base de magnésium dopés à l'oxyde de lanthane (La ₀ ₅Mg₂). La capacité de stockage d'hydrogène de ₅ Ni peut atteindre 3,8 % en poids à 300 degrés, soit 50 % de plus que le magnésium pur, et la cinétique d'absorption et de libération d'hydrogène est considérablement améliorée, répondant à la demande de chargement et de libération rapides d'hydrogène dans les stations de ravitaillement de véhicules à pile à combustible.
Cellules solaires pérovskites
La couche de transport d'électrons en dioxyde de titane (TiO ₂) modifiée avec de l'oxyde de lanthane peut augmenter l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules pérovskites de 22 % à 25 %, tout en prolongeant la durée de vie de l'appareil de 1 000 heures à 5 000 heures, favorisant ainsi des percées dans la technologie photovoltaïque vers un faible coût et une stabilité élevée.
Les fortes caractéristiques d'alcalinité et de manque d'oxygène de l'oxyde de lanthane le rendent excellent dans la purification des gaz d'échappement automobiles, la catalyse industrielle et la synthèse organique.
Catalyseur à trois voies pour échappement automobile-
Le catalyseur Pt Pd Rh dopé avecpoudre d'oxyde de lanthanepeut augmenter l'efficacité de conversion du CO, HC et NOx à plus de 99 %, 98 % et 95 %, respectivement, tout en réduisant la température d'inflammation de 250 degrés à 180 degrés, répondant ainsi à la norme d'émission National VI. D'ici 2025, la demande mondiale d'oxyde de lanthane sur le marché des catalyseurs automobiles atteindra 12 000 tonnes, soit 40 % de sa consommation totale.
Couplage oxydatif du méthane pour produire de l'éthylène
Le catalyseur bifonctionnel La ₂ O ∝ - Na ₂ O peut atteindre un taux de conversion du méthane de 30 % et une sélectivité en éthylène de plus de 60 % à 800 degrés, réduisant ainsi la consommation d'énergie de 40 % par rapport aux processus de vapocraquage traditionnels, offrant ainsi une voie de production à faible-carbone pour l'industrie de l'éthylène.
Hydrogénation du CO ₂ pour produire du méthanol
Le catalyseur cuivre-zinc-aluminium (Cu Zn Al) modifié avec de l'oxyde de lanthane peut atteindre un taux de conversion en un seul passage de 35 % pour le CO ₂ et une sélectivité en méthanol de 90 % à 250 degrés et 5 MPa, fournissant un support matériel clé pour la technologie de captage et d'utilisation du carbone (CCU).
Les performances d'adsorption et l'activité photocatalytique de l'oxyde de lanthane lui permettent de jouer un rôle important dans le traitement des eaux usées, la purification de l'air et l'assainissement des sols.
Dégradation photocatalytique des composés organiques
Le catalyseur composite La ₂ O ∝/TiO ₂ atteint un taux de dégradation de plus de 99 % pour la rhodamine B sous irradiation par la lumière visible, et son efficacité quantique est augmentée à 15 %, ce qui est 5 fois supérieur à celui du TiO ₂ pur. Il peut être utilisé pour le traitement en profondeur des eaux usées d’impression et de teinture et des eaux usées pharmaceutiques intermédiaires.
Contrôle de la pollution atmosphérique
Le catalyseur à base de manganèse dopé à l'oxyde de lanthane (La-Mn-O) peut augmenter l'efficacité de la conversion des NOx en N ₂ à 95 % à 200 degrés, tout en contrôlant la génération de sous-produits de N ₂ O en dessous de 0,5 %, répondant ainsi aux exigences d'émissions ultra-faibles des industries de l'acier et du ciment.
SynthétiquePoudre d'oxyde de lanthane:
La méthode d'extraction pour synthétiser l'oxyde de lanthane est un procédé permettant de séparer le lanthane des solutions de nitrate de terres rares. En utilisant des agents d'extraction appropriés et des étapes de traitement ultérieures, le lanthane est séparé avec succès des autres éléments des terres rares.
Préparation des matières premières
La matière première de cette méthode est une solution de nitrate de terres rares traitée par élimination du cérium, qui contient environ 50 % de La2O3, des traces de CeO2, 6 à 7 % de Pr6O11 et 30 % de Nd2O3. Pour préparer la solution, il est nécessaire de faire réagir des oxydes de terres rares avec de l'acide nitrique pour générer les nitrates de terres rares correspondants. La formule spécifique de la réaction chimique est la suivante :
La2O3 + 6HNO3→ 2La(NON3)3 + 3H2O
PDG2 + 4HNO3→ Ce(NON3)4 + 2H2O
Pr6O11 + 22HNO3→ 6Pr(NON3)3 + 11H2O
sd2O3 + 6HNO3→ 2ème (NON3)3 + 3H2O
Préparation de la solution
Mélanger les nitrates de terres rares obtenus dans une certaine proportion pour préparer Σ Une solution de nitrate de terres rares de 320-330g/l Rxoy. La méthode de préparation spécifique consiste à peser divers nitrates de terres rares selon la proportion requise, à les ajouter dans de l'eau désionisée, à les remuer et à les dissoudre complètement, puis à ajuster la valeur du pH à neutre et enfin à fixer le volume au volume requis.
Séparation par extraction
L'extracteur de phosphine neutre, le diméthylméthylphosphonate (P350) et le système de kérosène P350, ont été utilisés pour l'extraction et la séparation. Le principe de la séparation par extraction consiste à utiliser la différence de solubilité des différents éléments des terres rares dans l'agent d'extraction et à réaliser la séparation du lanthane des autres éléments des terres rares grâce à une extraction en plusieurs étapes. Les étapes spécifiques d’extraction et de séparation sont les suivantes :
(1) Mélangez la solution préparée de nitrate de terres rares avec le système de kérosène P350, remuez soigneusement et laissez l'agent d'extraction entrer en contact complet avec la solution.
(2) Après un certain temps, les ions lanthane contenus dans l'agent d'extraction subiront une réaction de complexation avec le P350, formant un complexe soluble dans le kérosène, tandis que d'autres ions de terres rares restent dans la phase aqueuse. La formule spécifique de la réaction chimique est la suivante :
La(NON3)3 + 3C3H9O3P → La(C3H9O3P)3 + 3HNO3
Lavage et extraction inversée
Afin d'éliminer les autres ions de terres rares et les ions d'impuretés de la phase kérosène, il est nécessaire de laver et d'extraire la phase kérosène. Les étapes spécifiques de lavage et d'extraction inverse sont les suivantes :
(1) Laver la phase kérosène avec de l'eau déminéralisée pour éliminer les autres ions de terres rares et les ions d'impuretés de la phase aqueuse.
(2) Utilisez de l'acide nitrique dilué pour extraire à rebours la phase de kérosène lavée, permettant ainsi aux ions de lanthane de revenir dans la phase aqueuse, tandis que d'autres ions de terres rares restent dans la phase de kérosène. La formule spécifique de la réaction chimique est la suivante :
Lac3H9O3P)3 + 3HNO3→ La(NON3)3 + 3C3H9O3P
Neutralisation de l'ammoniac et précipitation de l'acide oxalique
La solution de nitrate de lanthane obtenue est soumise à un traitement de neutralisation à l'ammoniac pour augmenter la valeur du pH à 8-9, puis de l'oxalate d'ammonium est ajouté pour la précipitation. La formule spécifique de la réaction chimique est la suivante :
La(NON3)3 + NH4OH → La (OH)3↓+ NH4NON3
La(OH)3 + H2C2O4→ Lac2O4 ↓+ 3H2O
Filtrage et combustion
Filtrer le précipité d’oxalate de lanthane obtenu pour éliminer les ions impuretés de la solution. Ensuite, le précipité d'oxalate de lanthane filtré est soumis à un traitement de combustion pour obtenir le produit final d'oxyde de lanthane. La formule spécifique de la réaction chimique est la suivante :
Lac2O4→ La2O3 + CO2↑+CO ↑
Ci-dessus sont les étapes détaillées et les formules de réaction chimique correspondantes de cette méthode. Grâce à cette méthode, le lanthane peut être séparé avec succès des autres éléments des terres rares et des produits d'oxyde de lanthane de haute-pureté peuvent être obtenus.
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