অতি সূক্ষ্ম বিরল পৃথিবী অক্সাইড প্রস্তুতকরণ

প্রস্তুতিঅতি সূক্ষ্ম বিরল পৃথিবী অক্সাইড

সাধারণ কণা আকারের বিরল পৃথিবী যৌগের তুলনায় অতিসূক্ষ্ম বিরল পৃথিবী যৌগের ব্যবহার বিস্তৃত এবং বর্তমানে এগুলির উপর আরও গবেষণা চলছে। পদার্থের সমষ্টিগত অবস্থা অনুসারে প্রস্তুতি পদ্ধতিগুলিকে কঠিন পর্যায় পদ্ধতি, তরল পর্যায় পদ্ধতি এবং গ্যাস পর্যায় পদ্ধতিতে ভাগ করা হয়েছে। বর্তমানে, বিরল পৃথিবী যৌগের অতিসূক্ষ্ম গুঁড়ো প্রস্তুত করতে পরীক্ষাগার এবং শিল্পে তরল পর্যায় পদ্ধতি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে প্রধানত বৃষ্টিপাত পদ্ধতি, সল জেল পদ্ধতি, হাইড্রোথার্মাল পদ্ধতি, টেমপ্লেট পদ্ধতি, মাইক্রোইমালসন পদ্ধতি এবং অ্যালকাইড হাইড্রোলাইসিস পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যার মধ্যে বৃষ্টিপাত পদ্ধতি শিল্প উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত।

বৃষ্টিপাত পদ্ধতি হল বৃষ্টিপাতের জন্য ধাতব লবণের দ্রবণে বৃষ্টিপাতকারী পদার্থ যোগ করা, এবং তারপর ফিল্টার, ধোয়া, শুকানো এবং তাপ দিয়ে পচিয়ে পাউডার পণ্য তৈরি করা। এর মধ্যে রয়েছে সরাসরি বৃষ্টিপাত পদ্ধতি, অভিন্ন বৃষ্টিপাত পদ্ধতি এবং সহ-বর্ষণ পদ্ধতি। সাধারণ বৃষ্টিপাত পদ্ধতিতে, বিরল পৃথিবী অক্সাইড এবং উদ্বায়ী অ্যাসিড র্যাডিকেল ধারণকারী বিরল পৃথিবী লবণ 3-5 μm কণার আকারের অবক্ষেপ পোড়ানোর মাধ্যমে পাওয়া যেতে পারে। নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 10 ㎡/g এর কম এবং এর বিশেষ ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নেই। অ্যামোনিয়াম কার্বনেট বৃষ্টিপাত পদ্ধতি এবং অক্সালিক অ্যাসিড বৃষ্টিপাত পদ্ধতি বর্তমানে সাধারণ অক্সাইড পাউডার তৈরির জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি, এবং যতক্ষণ বৃষ্টিপাত পদ্ধতির প্রক্রিয়া শর্ত পরিবর্তন করা হয়, ততক্ষণ অতি সূক্ষ্ম বিরল পৃথিবী অক্সাইড পাউডার প্রস্তুত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

গবেষণায় দেখা গেছে যে অ্যামোনিয়াম বাইকার্বোনেট বৃষ্টিপাত পদ্ধতিতে বিরল পৃথিবীর অতিসূক্ষ্ম পাউডারের কণার আকার এবং রূপবিদ্যাকে প্রভাবিত করে এমন প্রধান কারণগুলির মধ্যে রয়েছে দ্রবণে বিরল পৃথিবীর ঘনত্ব, বৃষ্টিপাতের তাপমাত্রা, বৃষ্টিপাতের এজেন্টের ঘনত্ব ইত্যাদি। দ্রবণে বিরল পৃথিবীর ঘনত্ব হল সমানভাবে বিচ্ছুরিত অতিসূক্ষ্ম পাউডার গঠনের মূল চাবিকাঠি। উদাহরণস্বরূপ, Y2O3 প্রস্তুত করার জন্য Y3+ বৃষ্টিপাতের পরীক্ষায়, যখন বিরল পৃথিবীর ভর ঘনত্ব 20~30g/L হয় (Y2O3 দ্বারা গণনা করা হয়), বৃষ্টিপাত প্রক্রিয়াটি মসৃণ হয় এবং শুকিয়ে এবং পোড়ানোর মাধ্যমে কার্বনেট বৃষ্টিপাত থেকে প্রাপ্ত ইট্রিয়াম অক্সাইড অতিসূক্ষ্ম পাউডার ছোট, অভিন্ন এবং বিচ্ছুরণ ভালো।

রাসায়নিক বিক্রিয়ায়, তাপমাত্রা একটি নির্ধারক ফ্যাক্টর। উপরের পরীক্ষাগুলিতে, যখন তাপমাত্রা 60-70 ℃ হয়, তখন বৃষ্টিপাত ধীর হয়, পরিস্রাবণ দ্রুত হয়, কণাগুলি আলগা এবং অভিন্ন হয় এবং তারা মূলত গোলাকার হয়; যখন বিক্রিয়ার তাপমাত্রা 50 ℃ এর নিচে থাকে, তখন বৃষ্টিপাত দ্রুত হয়, আরও দানা এবং ছোট কণার আকার থাকে। বিক্রিয়ার সময়, CO2 এবং NH3 এর পরিমাণ কম হয় এবং বৃষ্টিপাত একটি আঠালো আকারে থাকে, যা পরিস্রাবণ এবং ধোয়ার জন্য উপযুক্ত নয়। ইট্রিয়াম অক্সাইডে পুড়িয়ে ফেলার পরে, এখনও ব্লকি পদার্থ থাকে যা গুরুতরভাবে জমাট বাঁধে এবং বৃহত্তর কণার আকার ধারণ করে। অ্যামোনিয়াম বাইকার্বোনেটের ঘনত্ব ইট্রিয়াম অক্সাইডের কণার আকারকেও প্রভাবিত করে। যখন অ্যামোনিয়াম বাইকার্বোনেটের ঘনত্ব 1mol/L এর কম হয়, তখন প্রাপ্ত ইট্রিয়াম অক্সাইড কণার আকার ছোট এবং অভিন্ন হয়; যখন অ্যামোনিয়াম বাইকার্বোনেটের ঘনত্ব 1mol/L অতিক্রম করে, তখন স্থানীয় বৃষ্টিপাত ঘটবে, যার ফলে জমাট বাঁধবে এবং বৃহত্তর কণা তৈরি হবে। উপযুক্ত পরিস্থিতিতে, ০.০১-০.৫ আকারের কণা থেকে μ M অতিসূক্ষ্ম ইট্রিয়াম অক্সাইড পাউডার পাওয়া যেতে পারে।

অক্সালেট বৃষ্টিপাত পদ্ধতিতে, বিক্রিয়া প্রক্রিয়ার সময় স্থির pH মান নিশ্চিত করার জন্য অক্সালিক অ্যাসিড দ্রবণ ড্রপওয়াইজে যোগ করা হয় এবং অ্যামোনিয়া যোগ করা হয়, যার ফলে ইট্রিয়াম অক্সাইড পাউডারের কণার আকার 1 μ M এর কম হয়। প্রথমে, ইট্রিয়াম হাইড্রোক্সাইড কলয়েড পেতে অ্যামোনিয়া জলের সাথে ইট্রিয়াম নাইট্রেট দ্রবণকে অবক্ষেপিত করুন এবং তারপর 1 μ Y2O3 পাউডার m এর কম কণার আকার পেতে অক্সালিক অ্যাসিড দ্রবণ দিয়ে রূপান্তর করুন। 0.25-0.5mol/L ঘনত্বের ইট্রিয়াম নাইট্রেটের Y3+ দ্রবণে EDTA যোগ করুন, অ্যামোনিয়া জল দিয়ে pH 9 এ সামঞ্জস্য করুন, অ্যামোনিয়া অক্সালেট যোগ করুন এবং pH=2 এ বৃষ্টিপাত সম্পূর্ণ না হওয়া পর্যন্ত 50 ℃ এ 1-8mL/মিনিট হারে 3mol/L HNO3 দ্রবণ ড্রপ করুন। 40-100nm কণার আকারের ইট্রিয়াম অক্সাইড পাউডার পাওয়া যেতে পারে।

প্রস্তুতির প্রক্রিয়া চলাকালীনঅতি সূক্ষ্ম বিরল পৃথিবী অক্সাইডবৃষ্টিপাত পদ্ধতি অনুসারে, বিভিন্ন মাত্রার জমাট বাঁধার প্রবণতা থাকে। অতএব, প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সময়, সংশ্লেষণের অবস্থা কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন, pH মান সামঞ্জস্য করে, বিভিন্ন প্রিসিপিটেন্ট ব্যবহার করে, বিচ্ছুরক যোগ করে এবং অন্যান্য পদ্ধতি ব্যবহার করে মধ্যবর্তী পণ্যগুলিকে সম্পূর্ণরূপে ছড়িয়ে দেওয়া হয়। তারপর, উপযুক্ত শুকানোর পদ্ধতি নির্বাচন করা হয়, এবং অবশেষে, ক্যালসিনেশনের মাধ্যমে ভালভাবে ছড়িয়ে থাকা বিরল পৃথিবী যৌগের অতিসূক্ষ্ম গুঁড়ো পাওয়া যায়।