納米氧化鈰的性質:
1,納米氧化鈰晶型完好,比重大,在陶瓷中不易形成氣孔。產品具有良好的分散性透明性,易于添加在塑膠、硅橡膠等聚合物中;
2,納米氧化鈰具有晶粒尺寸小的特點,適合用于防曬化妝品中的紫外隔離劑、塑料、涂料中的抗老化劑使用。
納米氧化鈰水性液體是我公司采用的分散工藝,將納米氧化鈰粉體分散在水相介質中, 形成高度分散化、均勻化和穩(wěn)定化的納米氧化鈰水性液體。
應用領域:
1,催化劑,拋光,化工助劑,電子陶瓷,結構陶瓷,紫外線吸收劑,電池材料
2,精細功能陶瓷;添加于陶瓷中可較低燒結溫度,抑制晶格生長,提高陶瓷的致密性;
3,合金鍍層:添加在鋅鎳、鋅鉆和鋅鐵合金中改變鋅的電結晶過程, 促使晶面產生擇優(yōu)取向,鍍層組織更均勻、更致密,從而提高鍍層耐蝕性;
4,聚合物:可增加聚合物的熱穩(wěn)定性和抗老化性。
5,用作塑料,橡膠的熱穩(wěn)定劑和抗老化劑
6,作為塑料潤滑劑,提高塑料的潤滑系數,
7,用作拋光
納米氧化鈰是一種廉價、用途極廣的稀土氧化物,納米二氧化鈰UG-CE01粒徑尺寸小、粒徑分布均勻、純度高,外觀為淡黃或黃褐色狀粉末。不溶于水和堿,微溶于酸。它可用作拋光材料、催化劑、催化劑載體(助劑)、汽車尾氣吸收劑、紫外線吸收劑、燃料電池電解質、電子陶瓷等。納米級的二氧化鈰可以直接影響到材料的性能,比如:超細納米氧化鈰加入到陶瓷中,可以降低陶瓷的燒結溫度,抑制晶格生長,提高陶瓷的致密性。大的比表面積可以更好的提高催化劑的催化活性。它的變價特性使其具有很好的光電性能,可摻雜在其它半導體材料中進行改性,提高光量子遷移效率,改善材料的光致激發(fā)作用。
1)納米二氧化鈰UG-CE01在廢水處理方面的應用
我國每年的污水排放量達390多億噸,其中工業(yè)廢水占了51%,然而染料廢水又占總工業(yè)廢水的35%,并且還在以1%的速度逐年增加,對水安全造成極大隱患。不同于一般的生活污水,印染廢水造成的污染尤為嚴重。染料品種數以萬計,印染加工過程中約有10%~20%的染料隨廢水排出,每排放1噸染料廢水,就會污染20噸水體。染料廢水是難處理的工業(yè)廢水之一,具有色度深、堿性大、有機污染物含量高和水質變化大等特點。大多數染料為有毒難降解有機物,化學穩(wěn)定性強,具有致癌、致畸、致突等作用,直接危害人類健康,并嚴重破壞水體、土壤及生態(tài)環(huán)境,造成嚴重的后果。通常染料廢水中含有的成分是纖維原料、紡織漿料和印染加工所用的化學試劑、染料、各類整理劑和表面活性劑等,其中的纖維原料和漿料等成分可以在物理沉降過程中被大量地去除,而廢水的脫色降解處理是最關鍵的一步。
目前,采用處理染料廢水的方法有物理法、化學法、生物法等。使用物理法中的絮凝、吸附等方法會對水質產生二次污染,帶來大量的污泥,并且對處理成本和運輸條件要求高。生物法處理染料廢水是通過微生物酶對染料分子產生氧化或還原作用,以達到脫色的目的。但這需要微生物具有專一性。由于培養(yǎng)專用生物試劑的周期較長,設備占地面積大,處理周期長等因素不利于效率的提高,且染料分子抗生物降解性強,所以在提高廢水的可生化降解性的前提下,才能獲得良好的效果。
與之相比,利用納米氧化鈰UG-CE01采用化學氧化法可以將染料分子中雙鍵或不飽和基團進行氧化,使大分子發(fā)生斷鏈,降解為小分子物質,達到礦化的目的。高級氧化技術作用時間短,礦化作用強,過程控制單元操作簡單,是近年來廣泛關注的一種方法。高級氧化技術包括Fenton法、O3/UV發(fā)、光催化氧化法、電化學法和O3/催化組合發(fā)等。Fenton法是較早采用的高級氧化技術,使用Fe2+和H2O2作為組成成分,控制一定的pH值范圍,催化生成羥基自由基攻擊有機物分子。但使用此法的pH值要求在1~3之間,對設備的要求嚴格,且消耗了大量的H2O2,有一定的生產成本。O3作為氧化劑的主要成分時,雖然O3的氧化能力強,但對人員和工作環(huán)境要求嚴格,泄露時易造成污染,且將O2加工成O3要耗用較多的能量,這與減耗節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展目標是相違背的。電化學法通過電極反應將有機物分子氧化,但耗費的電能多,不利于工業(yè)化的生產方式。光催化氧化法作為一種高級氧化技術,利用納米氧化鈰UG-CE01在紫外線照射下產生強氧化劑羥基自由基,其中的作用機理和O3氧化是相同的。控制一定的溶液環(huán)境,即可實現(xiàn)在光照下連續(xù)產生強氧化劑,具有多次循環(huán)使用的特點,且不同于均相催化反應方式,半導體參與的非均相催化不對環(huán)境造成二次污染,可對光催化劑進行有效的回收。
2)納米二氧化鈰UG-CE01在催化劑方面的應用
近年來,隨著人們生活水平的提高,汽車已經在人們的生活中越來越普及,目前的汽車主要還是以燃燒汽油為主。這就避免不了會產生有害的氣體,目前人們已經從汽車尾氣中分離出100多種物質,其中80多種為中國環(huán)保產業(yè)公布的有害物質,主要包括:一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化碳、顆粒物(PM)等。在汽車尾氣中,除氮氣、氧氣以及燃燒產物二氧化碳、水蒸氣為無害成分外,其余均為有害成分。因此,控制和解決汽車尾氣污染成為了一個迫切解決的問題。
關于汽車尾氣催化劑,人民早期使用的大多是普通金屬鉻(Cr)、銅(Cu)、鎳(Ni),其缺點是起燃溫度高、易中毒、催化活性差。之后使用貴金屬鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等作為催化劑,其具有壽命長、活性高、凈化效果好等優(yōu)點,但是由于貴金屬價格昂貴,成本較高,也容易因磷(P)、硫(S)、鉛(Pb)等而中毒,因此很難推廣。
鈰作為鑭系元素中的一種,可失去一個5d電子和兩個6s電子形成Ce3+,也會因為受4f電子層排布的影響而形成比較穩(wěn)定的4f空軌道,從而形成Ce4+,這種變價特性使其具有較好的氧化還原能力。
由于Ce3+和Ce4+的可逆轉換,使得納米氧化鈰具有獨特的儲放氧功能。其過程如下。
儲存氧過程:
Ce2O3+1/2O2=2CeO2
Ce2O3+NO=2CeO2+1/2N2
Ce2O3+H2O=2CeO2+H2
釋放氧過程:
2CeO2+H2=Ce2O3+H2O
2CeO2+CO=Ce2O3+CO2
常用的汽車尾氣催化劑中,CeO2是助催化劑。其功能有兩個:一是儲放氧,氧氣不足時,CeO2轉變?yōu)镃e2O3;氧氣過剩時,Ce2O3轉變成CeO2;二是催化劑中的貴金屬微粒受CeO2控制(它隨CecO2微粒的增大而增大,而研究表明,催化劑中的貴金屬微??刂圃诩{米級時才具有很高催化活性)。因此,在汽車尾氣凈化劑中添加UG-CE01納米二氧化鈰相對于添加非納米級二氧化鈰有以下優(yōu)點:納米級氧化鈰的粒子比表面積大,涂層量高,稀土礦物粒度粗,有害雜質含量低,增加了儲氧能力;納米氧化鈰處于納米級可控制催化劑中貴金屬微粒處于納米級,保證了在高溫氣氛中崔化劑高的比表面,從而大大提高了催化活性;作為添加劑,可以降低Pt.、Rh用量,自動調節(jié)空氣燃料比和助催化作用,并能提高載體的熱穩(wěn)定性和機械強度等性能。
3)納米二氧化鈰UG-CE03在拋光粉上的應用
納米二氧化鈰是目前玻璃拋光常用的磨料,廣泛應用于玻璃的精密加工。SiO2也是常用的磨料,當三價和四價物質單健強度規(guī)范化為各白氧化物的IEP (isoelectric point)時,去除率較高的材料是納米二氧化鈰,其次是Zr和Ti的氧化物,SiO2,比起其他的氧化物去除率很小。由于納米二氧化鈰具有強氧化作用,作為層間SiO2介電層拋光的研磨粒子具有平整質量高、拋光速率快、選擇性好的優(yōu)點。CeO2粒子比SiO2 粒子柔軟,因此在拋光過程中,不容易刮傷SiO2拋光面,而且具有拋光速率快的優(yōu)點,這主要在于CeO2粒子在拋光過程中所起的化學作用。
通過化學反應與拋光表面Si之間形成Ce-O-Si鍵,CeO2粒子便把SiO2表面的部分SiO2撕咬下來。進入溶液中,經過分散以后SiO2粒子又從CeO2粒子的表面脫落下來。Ce-O-Si 鍵的形成與Si-O-Si鍵的斷裂影響著拋光速率?;瘜W解聚作用和機械撕咬作用同時影響著Si-O-Si鍵的斷裂。
4)納米二氧化鈰在化妝品防曬方面的應用
280 nm~320 nm的紫外光能使皮膚曬黑、曬傷,甚至引起皮膚癌。在化妝品中加入防曬劑,減少紫外線對人體的損傷是近年來世界化妝品發(fā)展的趨勢。納米二氧化鈰對紫外線的吸收極強,可作為紫外線吸收劑用于防曬化妝品、防曬纖維、汽車玻璃、涂料、膠片和塑料等產品上。非晶的氧化硅包涂在二氧化鈰上可以降低二氧化鈰的催化活性,從而防止了二氧化鈰的催化活性引起的化妝品的變色變質。利用納米二氧化鈰UG-CE01超細顆粒對紫外線的吸收能力和遮蔽效果,將其用于基材涂料可大大提高耐候性。
5)納米二氧化鈰在鋼鐵工業(yè)上的應用
稀土元素由于其特殊的原子結構和活性,作為微量添加劑用于鋼、鑄鐵、欽、鋁、鎳、鎢、鑰等材料中,能消除雜質、細化晶粒和改善材料組成,從而改進合金的機械、物理和加工性能,提高合金的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。例如,在鋼鐵工業(yè)中,稀土作為添加劑,可以凈化鋼液,改變鋼中央雜物的形態(tài)和分布,細化晶粒,改變結構和性能。以納米二氧化鈰作涂層和添加劑能改善高溫合金和不銹鋼的抗氧化、熱腐蝕、水腐蝕和硫化性能,也可用作球墨鑄鐵的孕育劑。將納米二氧化鈰涂敷于合金上有許多種技術,包括噴涂、在硝酸亞鈰溶液中浸漬、濺射、電泳、應用二氧化鈰泥漿于乙醇懸浮液中和等。
6)納米二氧化鈰在其它方面的應用
納米二氧化鈰還有很多的用途,比如在燃料電池中以二氧化鈰基復合氧化物作電解質,在中溫(500C~800 C)時就能有足夠高的氧離于電流密度;橡膠硫化過程中加入二氧化鈰可以對橡膠起到一定的改性作用;在發(fā)光材料、磁性材料等領域納米二氧化鈰也有著重要的作用。
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