Ossido di samarium, noto anche come triossido di samarium, è un composto in metallo inorganico con la formula molecolare SM2O3. Appare come una polvere gialla chiara ed è insolubile in acqua ma solubile in acido. Il triossido di samarium è utilizzato principalmente per la preparazione di samarium metallico e altri materiali organici e catalizzatori. Le sue applicazioni terminali prevedono elettronica, industria chimica, medica, comunicazione, rivestimenti, ecc. E lo spazio della domanda di mercato è ampiamente ampiamente applicabile nel campo dell'elettronica, può essere utilizzato nella produzione di componenti elettronici come condensatori, resistori, induttori, reimparatori, nonché dispositivi magnetici come teste e dischi magnetici; Nel campo dell'ingegneria chimica, può essere utilizzato nella produzione di prodotti chimici come catalizzatori redox e catalizzatori di crack catalitici, svolgendo un ruolo nel miglioramento della velocità di reazione e della selettività; Il triossido di samarium è una delle principali materie prime per preparare cristalli laser in alluminio yttrium drogato in neodimio nei campi medici e di comunicazione.
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Formula chimica |
O3SM2 |
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Messa esatta |
352 |
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Peso molecolare |
349 |
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m/z |
354 (100.0%), 347 (65.9%), 349 (60.7%), 352 (58.8%), 349 (56.0%), 351 (51.7%), 348 (49.4%), 356 (42.5%), 350 (42.0%), 344 (34.0%), 350 (32.4%), 343 (27.7%), 352 (27.6%), 345 (25.5%), 342 (18.5%), 345 (18.2%), 347 (16.8%), 346 (15.7%), 346 (13.6%), 344 (13.5%), 346 (11.5%), 344 (10.4%), 339 (7.6%), 341 (7.0%), 340 (5.7%), 348 (4.5%), 342 (3.7%) |
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Analisi elementare |
O, 13.76; Sm, 86. 24 |
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L'ossido di samarium (SM2O3) è un ossido di metallo inorganico con la formula molecolare SM ₂ O3. Appare come una polvere leggermente giallastra bianca con un punto di fusione di 2325 gradi e una densità di 8,35 g/ml (25 gradi). È insolubile in acqua ma solubile in acido, il che gli offre vantaggi unici nella sintesi chimica e nella preparazione del materiale. Nell'industria, i prodotti di alta purezza si ottengono principalmente estraendo minerali di terreno rare o miste attraverso metodi di estrazione o di estrazione del solvente, seguiti da passaggi come riduzione della polvere di zinco, precipitazione dell'acido ossalico e calcinazione.
Preparazione del metallo samarium e la sua applicazione nell'industria nucleare
Produzione di samarium in metallo
Il triossido di samarium è un precursore chiave per la preparazione del samarium metallico. Può essere ridotto al samarium metallico mediante metodo di riduzione termica del calcio (ca+SM ₂ O ∝ → 2SM+CAO) o metodo di elettrolisi. Il samarium metallico viene utilizzato come materiale dell'asta di controllo nei reattori nucleari perché la sua sezione trasversale di assorbimento di neutroni elevato può regolare la velocità di reazione nucleare. Ad esempio, le aste di controllo della lega di tungsteno di samarium sono utilizzate nei reattori rapidi sperimentali della Cina.
Materiale di schermatura dei neutroni
La polvere di triossido di samarium può essere incorporata in cemento o polimeri per l'uso negli strati di schermatura del reattore nucleare. La sua sezione trasversale di assorbimento di neutroni termici raggiunge 4080 Target EN (1 target en =10 ⁻² ⁸ m ²), che può assorbire efficacemente i neutroni trapelati e garantire la sicurezza delle radiazioni.
Materiali magnetici e componenti elettronici
Magnete permanente del cobalto samarium
SMCO ₅ Materiali a magneti permanenti possono essere preparati mescolando SM ₂ O ∝ con polvere di cobalto in proporzione e sinterizzazione. Questo materiale ha un prodotto energetico magnetico fino a 22 MgE e una coercività di 20 koe, che lo rende adatto per ambienti ad alta temperatura come i sensori del motore aeronautico. Ad esempio, il sistema di controllo dell'atteggiamento dell'aeromobile Boeing 787 utilizza magneti samarium cobalt.
Sensore magnetico
Le particelle di nanoscale SM ₂ O ∝ possono essere utilizzate come materiali di rilevamento magnetico per preparare sensori magnetici ad alta sensibilità. Il sensore di magnetoresistenza prodotto dalla TDK Corporation in Giappone utilizza l'anisotropia del cristallo magnetico di SM ₂ O3 per ottenere un rilevamento preciso della direzione del campo geomagnetico.
Ceramica e condensatori elettronici
Condensatore in ceramica multistrato (MLCC)
La ceramica del bario titano (BAIO) drogato con SM ₂ o ∝ ha una costante dielettrica di oltre 5000 e una migliore stabilità della temperatura a ± 15% (doppio convenzionale solo ± 30%). Il "condensatore X7R drogato Samarium" sviluppato da Murata Manufacturing è stato ampiamente utilizzato nei circuiti RF della stazione base 5G.
Varisti
Le ceramiche composite ZnO SM ₂ O3 hanno caratteristiche di corrente di tensione non lineari e vengono utilizzate per i dispositivi di protezione da sovratensione. Nell'alimentazione del driver a LED di illuminazione di Philips, questo tipo di varistore viene utilizzato per ottenere la protezione da sovratensione.
Materiali speciali in vetro e ottico
Vetro assorbente a infrarossi
Quando la quantità di doping di SM ₂ o ∝ in vetro di calcio di sodio raggiunge 0. 5-2%in peso, può assorbire la luce nella banda a infrarossi medio di 3-5 μ m. Il "Samarium Glass" prodotto da Schott GmbH in Germania viene utilizzato per le coperture della cabina di pilotaggio da combattimento e ha sia funzioni di protezione solare che di schermatura elettromagnetica.
Materie prime cristalline laser
Come drogante in colare in alluminio a ittrio drogato in neodimio (ND: YAG) cristalli laser, gli ioni SM ³ ⁺ possono migliorare la resistenza del cristallo alla soglia di danni alla luce. Il laser industriale a livello di kilowatt prodotto dall'American Company Cohent ha un mezzo di guadagno contenente sm ₂ o ∝ co drogato nd: yag cristallo.
Catalisi e applicazioni chimiche
Catalizzatore di disidratazione di etanolo
SM ₂ O3 viene caricato su un vettore A - al ₂ O3 e catalizza la disidratazione dell'etanolo per produrre etilene a 300 gradi, con un tasso di conversione fino al 92%. Il "catalizzatore a base di samarium" sviluppato dal Sinopec Shanghai Research Institute è stato utilizzato in una pianta pilota per la produzione di etanolo di biomassa alla produzione di etilene.
Purificazione dello scarico automobilistico
Gli ossidi compositi SM ₂ O ∝ e CEO ₂ possono essere utilizzati come materiali di accumulo di ossigeno (OSC) per migliorare l'efficienza di conversione NO ₓ dei catalizzatori ternari (TWC). Il convertitore catalitico del modello ibrido Toyota Prius contiene SM ₂ O ∝ - CEO ₂ Composite Composite.
Tecnologie di frontiera e tendenze di sviluppo
Campo di nanomateriali
Display a punti quantici: SM ³ ⁺ DOT quantici CDSE drogati può emettere una luce rossa di 600 nm con una resa quantica dell'85%. I pixel rossi di Samsung QD-OLED sono realizzati con questo tipo di materiale.
Carrier di droga: le nanoparticelle mesoporose SM ₂ O3 (dimensioni dei pori 2-5 nm) sono usate per la consegna mirata di farmaci antitumorali. La ricerca dell'Istituto di ceramica di Shanghai, l'Accademia cinese delle scienze ha dimostrato che la sua capacità di carico dei farmaci raggiunge il 28% e ha una buona biocompatibilità.
Tecnologia di accumulo di energia
Elettrolita a batteria a stato solido: SM ₂ o ∝ drogato Li ₇ la ∝ zr ₂ o ₁₂ (llzo) elettrolita solido, con conducibilità a ioni di litio aumentata a 1,2 × 10 ⁻⁴ S/cm (LLZO convenzionale è 1 × 10 ⁻⁴ s/cm). CATL ha condotto test per campioni di batteria pertinenti.
Applicazioni di risanamento ambientale
Trattamento delle acque reflue: SM ₂ O3/TIO ₂ fotocatalizzatore composito può degradare l'acido perfluorooctanoico (PFOA). Uno studio della School of Environment dell'Università di Tsinghua ha mostrato che il tasso di rimozione di PFOA ha raggiunto il 99,8% dopo 60 minuti di reazione sotto luce ultravioletta.
Catalisi e applicazioni chimiche
Dimensione del mercato globale
Tendenza di crescita:
Secondo i dati del nuovo centro di ricerca del settore Frontier, il mercato globale SM ₂ O ∝ dovrebbe raggiungere 1,28 miliardi di yuan nel 2023 e si prevede che aumenterà a 1,85 miliardi di yuan ad un tasso di crescita annuale composto del 6,2% nel 2029.
Distribuzione regionale:
La Cina rappresenta oltre il 75% della capacità di produzione globale (con una produzione di oltre 4000 tonnellate nel 2022), con importanti imprese tra cui il gruppo settentrionale di terre rare e minmetali; La domanda in Nord America e Europa rappresenta oltre il 40%, utilizzata principalmente nelle ceramiche elettroniche e nelle industrie nucleari.
Sfide tecniche e opportunità
Processo di purificazione:
La preparazione di SM ₂ o ∝ ad alta purezza (maggiore o uguale al 99,99%) si basa ancora sul metodo di scambio ionico, che è costoso. Il "processo di accoppiamento di cristallizzazione dell'estrazione di solventi" sviluppato dall'Istituto Changchun Yinghua, la cinese Academy of Sciences può ridurre il consumo di energia del 30%.
Rischio alternativo:
L'ossido di disprosio (DY) compete con SM ₂ O3 in alcuni campi di materiale magnetico, ma SM ₂ O3 ha ancora un vantaggio nella stabilità ad alta temperatura (temperatura Curie di 705 gradi).
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