Polvo de óxido de lantanoes un compuesto inorgánico con CAS 1312-81-8 y fórmula química La2O3. Suele presentarse como un polvo blanco, insoluble en agua, pero soluble en ácidos y bases, formando la correspondiente sal. Su tamaño de partícula suele oscilar entre unos pocos nanómetros y unos cientos de nanómetros y tiene una superficie específica elevada. Esta característica de apariencia hace que el óxido de lantano muestre un buen rendimiento en muchas aplicaciones. La densidad es de aproximadamente 5,0 g/cm3. Esta mayor densidad indica su alta densidad y estabilidad, lo cual es beneficioso en la preparación y procesamiento de materiales. Es un material semiconductor cuya conductividad está influenciada por su estructura cristalina y su relación estequiométrica. Su resistividad disminuye al aumentar la temperatura y muestra buena conductividad. Esta propiedad eléctrica hace que el óxido de lantano se utilice ampliamente en campos como los dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. Tiene buena biocompatibilidad y puede utilizarse en el campo biomédico. Por ejemplo, se puede utilizar como portador de fármacos y material de liberación de fármacos, así como en áreas como la obtención de imágenes biológicas y la ingeniería de tejidos. Esta biocompatibilidad le hace tener amplias perspectivas de aplicación en el campo de la ingeniería biomédica.
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Fórmula química |
La2O3 |
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Masa exacta |
326 |
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Peso molecular |
326 |
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m/z |
326 (100.0%) |
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Análisis elemental |
La, 85,27; Oh, 14,73 |
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Punto de fusión 2315 grados C, Punto de ebullición 4200 grados C, Densidad 6,51 g/ml a 25 grados C (lit.), Punto de inflamación 4200 grados C, Condiciones de almacenamiento sin restricciones, Morfología nanopolvo, Color blanco a amarillo, Gravedad específica 6,51, Valor de PH 9,0 (50 g/l, H2O, 20 grados) (lecha), Solubilidad en agua, Sensibilidad higroscópico, Merck 14,5363, Estable
Polvo de óxido de lantano, como importante óxido de tierras raras, ha demostrado un valor irremplazable en docenas de campos como materiales ópticos, industria electrónica, nuevas energías, protección ambiental y biomedicina debido a su estabilidad óptica, eléctrica, catalítica y térmica única. A continuación se resumen sistemáticamente sus escenarios de aplicación y avances tecnológicos desde ocho dimensiones.
El avance clave del óxido de lantano en las baterías de estado sólido-, el almacenamiento de energía de hidrógeno y la energía fotovoltaica está impulsando la evolución de la tecnología energética hacia una mayor eficiencia y seguridad.
Electrolito de batería de litio de estado sólido
Óxido de lantano a nanoescala (tamaño 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.
Materiales de almacenamiento de energía de hidrógeno.
Aleaciones a base de magnesio dopadas con óxido de lantano (La ₀ ₅Mg₂. La capacidad de almacenamiento de hidrógeno del ₅ Ni puede alcanzar el 3,8% en peso a 300 grados, que es un 50% más alto que el magnesio puro, y la cinética de absorción y liberación de hidrógeno mejora significativamente, satisfaciendo la demanda de carga y liberación rápidas de hidrógeno en las estaciones de servicio de vehículos con pilas de combustible.
Células solares de perovskita
La capa de transporte de electrones de dióxido de titanio (TiO₂) modificado con óxido de lantano puede aumentar la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células de perovskita del 22% al 25%, al tiempo que extiende la vida útil del dispositivo de 1000 horas a 5000 horas, promoviendo avances en la tecnología fotovoltaica hacia un bajo costo y una alta estabilidad.
Las fuertes características de alcalinidad y vacancia de oxígeno del óxido de lantano lo hacen excelente en la purificación de gases de escape de automóviles, catálisis industrial y síntesis orgánica.
Catalizador de tres-vías de escape de automóviles
El catalizador Pt Pd Rh dopado conpolvo de óxido de lantanoPuede aumentar la eficiencia de conversión de CO, HC y NOx a más del 99 %, 98 % y 95 %, respectivamente, mientras reduce la temperatura de ignición de 250 grados a 180 grados, cumpliendo con el estándar de emisiones Nacional VI. Para 2025, la demanda mundial de óxido de lantano en el mercado de catalizadores para automóviles alcanzará las 12.000 toneladas, lo que representará el 40% de su consumo total.
Acoplamiento oxidativo de metano para producir etileno.
El catalizador bifuncional La ₂ O ∝ - Na ₂ O puede alcanzar una tasa de conversión de metano del 30 % y una selectividad de etileno de más del 60 % a 800 grados, lo que reduce el consumo de energía en un 40 % en comparación con los procesos tradicionales de craqueo con vapor, proporcionando una ruta de producción baja-de carbono para la industria del etileno.
Hidrogenación de CO ₂ para producir metanol.
El catalizador de cobre, zinc y aluminio (Cu Zn Al) modificado con óxido de lantano puede lograr una tasa de conversión de un solo paso del 35 % para CO ₂ y una selectividad de metanol del 90 % a 250 grados y 5 MPa, lo que proporciona un soporte material clave para la tecnología de captura y utilización de carbono (CCU).
El rendimiento de adsorción y la actividad fotocatalítica del óxido de lantano lo hacen desempeñar un papel importante en el tratamiento de aguas residuales, la purificación del aire y la remediación del suelo.
Degradación fotocatalítica de compuestos orgánicos.
El catalizador compuesto La ₂ O ∝/TiO ₂ logra una tasa de degradación de más del 99 % para la rodamina B bajo irradiación de luz visible, y su eficiencia cuántica aumenta al 15 %, que es 5 veces mayor que la del TiO ₂ puro. Puede utilizarse para el tratamiento profundo de aguas residuales de impresión y teñido y aguas residuales intermedias farmacéuticas.
Control de la contaminación del aire
El catalizador a base de manganeso dopado con óxido de lantano (La-Mn-O) puede aumentar la eficiencia de la conversión de NOx a N ₂ al 95 % a 200 grados, mientras controla la generación de N ₂ O por -productos por debajo del 0,5 %, cumpliendo con los requisitos de emisiones ultra-bajas del acero y el cemento. industrias.
SintéticoPolvo de óxido de lantano:
El método de extracción para sintetizar óxido de lantano es un proceso para separar el lantano de soluciones de nitrato de tierras raras. Mediante el uso de extractantes adecuados y pasos de procesamiento posteriores, el lantano se separa con éxito de otros elementos de tierras raras.
Preparación de materia prima
La materia prima de este método es una solución de nitrato de tierras raras tratada con eliminación de cerio, que contiene aproximadamente un 50 % de La2O3, trazas de CeO2, un 6-7 % de Pr6O11 y un 30 % de Nd2O3. Para preparar la solución, es necesario hacer reaccionar los óxidos de tierras raras con ácido nítrico para generar los correspondientes nitratos de tierras raras. La fórmula de reacción química específica es la siguiente:
La2O3 + 6HNO3→ 2La(NO3)3 + 3H2O
CEO2 + 4HNO3→ Ce(NO3)4 + 2H2O
pr6O11 + 22HNO3→ 6Pr(NO3)3 + 11H2O
Dakota del Norte2O3 + 6HNO3→ 2º(NO3)3 + 3H2O
Preparación de la solución
Mezcle los nitratos de tierras raras obtenidos en una determinada proporción para preparar Σ Una solución de nitrato de tierras raras de 320-330 g/l de Rxoy. El método de preparación específico consiste en pesar varios nitratos de tierras raras según la proporción requerida, agregarlos al agua desionizada, agitarlos y disolverlos completamente, luego ajustar el valor del pH a neutro y finalmente fijar el volumen al volumen requerido.
Separación de extracción
Para la extracción y separación se utilizaron el extractante de fosfina neutra metilfosfonato de dimetilo (P350) y el sistema de queroseno P350. El principio de la separación por extracción es utilizar la diferencia de solubilidad de diferentes elementos de tierras raras en el extractante y lograr la separación del lantano de otros elementos de tierras raras mediante una extracción de varias etapas. Los pasos específicos de extracción y separación son los siguientes:
(1) Mezcle la solución de nitrato de tierras raras preparada con el sistema de queroseno P350, revuelva bien y permita que el extractante entre en contacto total con la solución.
(2) Después de un cierto período de tiempo, los iones de lantano en el extractante sufrirán una reacción de complejación con P350, formando un complejo que es soluble en queroseno, mientras que otros iones de tierras raras permanecen en la fase acuosa. La fórmula de reacción química específica es la siguiente:
La(NO3)3 + 3C3H9O3P → La(C3H9O3P)3 + 3HNO3
Lavado y extracción inversa.
Para eliminar otros iones de tierras raras e iones de impurezas de la fase de queroseno, es necesario lavar y extraer de forma inversa la fase de queroseno. Los pasos específicos de lavado y extracción inversa son los siguientes:
(1) Lavar la fase de queroseno con agua desionizada para eliminar otros iones de tierras raras e iones de impurezas de la fase acuosa.
(2) Utilice ácido nítrico diluido para realizar una extracción inversa de la fase de queroseno lavada, permitiendo que los iones de lantano se transfieran nuevamente a la fase acuosa, mientras que otros iones de tierras raras permanecen en la fase de queroseno. La fórmula de reacción química específica es la siguiente:
Laca3H9O3P)3 + 3HNO3→ La(NO3)3 + 3C3H9O3P
Neutralización de amoníaco y precipitación con ácido oxálico.
La solución de nitrato de lantano obtenida se somete a un tratamiento de neutralización con amoníaco para elevar el valor del pH a 8-9, y luego se agrega oxalato de amonio para precipitación. La fórmula de reacción química específica es la siguiente:
La(NO3)3 + NH4OH → La (OH)3↓+ NH4NO3
La(OH)3 + H2C2O4→ LaC2O4 ↓+ 3H2O
Filtrado y combustión
Filtrar el precipitado de oxalato de lantano obtenido para eliminar los iones de impureza de la solución. Luego, el precipitado de oxalato de lantano filtrado se somete a un tratamiento de combustión para obtener el producto final de óxido de lantano. La fórmula de reacción química específica es la siguiente:
Laca2O4→ La2O3 +CO2↑+CO ↑
Los anteriores son los pasos detallados y las fórmulas de reacción química correspondientes de este método. Mediante este método, el lantano se puede separar con éxito de otros elementos de tierras raras y se pueden obtener productos de óxido de lantano de alta-pureza.
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