लैंथेनम ऑक्साइड पाउडरCAS 1312-81-8 और रासायनिक सूत्र La2O3 के साथ एक अकार्बनिक यौगिक है। यह आमतौर पर एक सफेद पाउडर के रूप में दिखाई देता है, जो पानी में अघुलनशील होता है, लेकिन अम्ल और क्षार में घुलनशील होता है, जिससे संबंधित नमक बनता है। इसके कण का आकार आमतौर पर कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ सौ नैनोमीटर तक होता है, और इसका विशिष्ट सतह क्षेत्र उच्च होता है। यह उपस्थिति विशेषता लैंथेनम ऑक्साइड को कई अनुप्रयोगों में अच्छा प्रदर्शन प्रदर्शित करती है। घनत्व लगभग 5.0 ग्राम/सेमी3 है। यह उच्च घनत्व इसकी उच्च घनत्व और स्थिरता को इंगित करता है, जो सामग्री की तैयारी और प्रसंस्करण में फायदेमंद है। यह एक अर्धचालक पदार्थ है जिसकी चालकता इसकी क्रिस्टल संरचना और स्टोइकोमेट्रिक अनुपात से प्रभावित होती है। बढ़ते तापमान के साथ इसकी प्रतिरोधकता कम हो जाती है और अच्छी चालकता प्रदर्शित करती है। यह विद्युत गुण लैंथेनम ऑक्साइड को इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग करता है। इसमें अच्छी जैव अनुकूलता है और इसका उपयोग जैव चिकित्सा क्षेत्र में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग दवा वाहक और दवा रिलीज सामग्री के साथ-साथ जैविक इमेजिंग और ऊतक इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों में भी किया जा सकता है। यह बायोकम्पैटिबिलिटी इसे बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं बनाती है।
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रासायनिक सूत्र |
La2O3 |
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सटीक द्रव्यमान |
326 |
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आणविक वजन |
326 |
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m/z |
326 (100.0%) |
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मूल विश्लेषण |
ला, 85.27; ओ, 14.73 |
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गलनांक 2315 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक 4200 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 6.51 ग्राम/मिलीलीटर 25 डिग्री सेल्सियस (लीटर), फ़्लैश बिंदु 4200 डिग्री सेल्सियस, भंडारण की स्थिति कोई प्रतिबंध नहीं, आकृति विज्ञान नैनोपाउडर, रंग सफेद से पीला, विशिष्ट गुरुत्व 6.51, पीएच मान 9.0 (50 ग्राम/लीटर, एच2ओ, 20 डिग्री) (घोल), पानी में घुलनशीलता, संवेदनशीलता हीड्रोस्कोपिक, मर्क 14,5363, स्थिर
लैंथेनम ऑक्साइड पाउडरएक महत्वपूर्ण दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के रूप में, इसने अपनी अद्वितीय ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, उत्प्रेरक और थर्मल स्थिरता के कारण ऑप्टिकल सामग्री, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, नई ऊर्जा, पर्यावरण संरक्षण और बायोमेडिसिन जैसे दर्जनों क्षेत्रों में अपूरणीय मूल्य का प्रदर्शन किया है। निम्नलिखित आठ आयामों से इसके अनुप्रयोग परिदृश्यों और तकनीकी सफलताओं को व्यवस्थित रूप से सारांशित करता है।
ठोस अवस्था बैटरियों, हाइड्रोजन ऊर्जा भंडारण और फोटोवोल्टिक्स में लैंथेनम ऑक्साइड की प्रमुख सफलता ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विकास को उच्च दक्षता और सुरक्षा की ओर ले जा रही है।
ठोस अवस्था लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोलाइट
नैनोस्केल लैंथेनम ऑक्साइड (कण आकार<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.
हाइड्रोजन ऊर्जा भंडारण सामग्री
लैंथेनम ऑक्साइड (La ₀ ₅Mg₂) के साथ मिलाए गए मैग्नीशियम आधारित मिश्र धातु। ₅ Ni की हाइड्रोजन भंडारण क्षमता 300 डिग्री पर 3.8 wt% तक पहुंच सकती है, जो शुद्ध मैग्नीशियम से 50% अधिक है, और हाइड्रोजन अवशोषण और रिलीज कैनेटीक्स में काफी सुधार हुआ है, जो ईंधन सेल वाहन ईंधन भरने वाले स्टेशनों में तेजी से हाइड्रोजन चार्जिंग और रिलीज की मांग को पूरा करता है।
पेरोव्स्काइट सौर सेल
लैंथेनम ऑक्साइड के साथ संशोधित टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂) की इलेक्ट्रॉन परिवहन परत पेरोव्स्काइट कोशिकाओं की फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता को 22% से 25% तक बढ़ा सकती है, जबकि डिवाइस के जीवनकाल को 1000 घंटे से 5000 घंटे तक बढ़ा सकती है, जिससे कम लागत और उच्च स्थिरता की दिशा में फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी में सफलता को बढ़ावा मिलता है।
लैंथेनम ऑक्साइड की मजबूत क्षारीयता और ऑक्सीजन रिक्ति विशेषताएँ इसे ऑटोमोटिव निकास शुद्धि, औद्योगिक उत्प्रेरक और कार्बनिक संश्लेषण में उत्कृष्ट बनाती हैं।
ऑटोमोबाइल निकास तीन - रास्ता उत्प्रेरक
पीटी पीडी आरएच उत्प्रेरक के साथ डोप किया गयालैंथेनम ऑक्साइड पाउडरराष्ट्रीय VI उत्सर्जन मानक को पूरा करते हुए, इग्निशन तापमान को 250 डिग्री से 180 डिग्री तक कम करते हुए, CO, HC और NOx की रूपांतरण दक्षता को क्रमशः 99%, 98% और 95% से अधिक तक बढ़ा सकता है। 2025 तक, ऑटोमोटिव उत्प्रेरक बाजार में लैंथेनम ऑक्साइड की वैश्विक मांग 12000 टन तक पहुंच जाएगी, जो इसकी कुल खपत का 40% है।
एथिलीन का उत्पादन करने के लिए मीथेन का ऑक्सीडेटिव युग्मन
ला ₂ O ∝ - Na ₂ O द्विकार्यात्मक उत्प्रेरक 30% की मीथेन रूपांतरण दर और 800 डिग्री पर 60% से अधिक की एथिलीन चयनात्मकता प्राप्त कर सकता है, पारंपरिक भाप क्रैकिंग प्रक्रियाओं की तुलना में ऊर्जा खपत को 40% तक कम कर सकता है, जो एथिलीन उद्योग के लिए कम {5}कार्बन उत्पादन पथ प्रदान करता है।
मेथनॉल का उत्पादन करने के लिए CO₂ हाइड्रोजनीकरण
लैंथेनम ऑक्साइड के साथ संशोधित कॉपर जिंक एल्युमीनियम (Cu Zn Al) उत्प्रेरक CO ₂ के लिए 35% की एकल पास रूपांतरण दर और 250 डिग्री और 5 MPa पर 90% की मेथनॉल चयनात्मकता प्राप्त कर सकता है, जो कार्बन कैप्चर और उपयोग (CCU) तकनीक के लिए प्रमुख सामग्री समर्थन प्रदान करता है।
लैंथेनम ऑक्साइड का सोखना प्रदर्शन और फोटोकैटलिटिक गतिविधि इसे अपशिष्ट जल उपचार, वायु शोधन और मिट्टी के उपचार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
कार्बनिक यौगिकों का फोटोकैटलिटिक क्षरण
La ₂ O ∝/TiO ₂ मिश्रित उत्प्रेरक दृश्य प्रकाश विकिरण के तहत रोडामाइन बी के लिए 99% से अधिक की गिरावट दर प्राप्त करता है, और इसकी क्वांटम दक्षता 15% तक बढ़ जाती है, जो शुद्ध TiO ₂ से 5 गुना अधिक है। इसका उपयोग मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल और फार्मास्युटिकल मध्यवर्ती अपशिष्ट जल के गहन उपचार के लिए किया जा सकता है।
वायु प्रदूषण नियंत्रण
लैंथेनम ऑक्साइड (ला {{0} एमएन - ओ) के साथ डोप किया गया मैंगनीज आधारित उत्प्रेरक 200 डिग्री पर एनओएक्स रूपांतरण की दक्षता को एन ₂ से 95% तक बढ़ा सकता है, जबकि 0.5% से कम उत्पादों द्वारा एन ₂ ओ के उत्पादन को नियंत्रित करते हुए, स्टील और सीमेंट उद्योगों की अति {6} कम उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
कृत्रिमलैंथेनम ऑक्साइड पाउडर:
लैंथेनम ऑक्साइड को संश्लेषित करने की निष्कर्षण विधि दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट समाधानों से लैंथेनम को अलग करने की एक प्रक्रिया है। उचित अर्क और बाद के प्रसंस्करण चरणों का उपयोग करके, लैंथेनम को अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से सफलतापूर्वक अलग किया जाता है।
कच्चे माल की तैयारी
इस विधि का कच्चा माल सेरियम हटाने के साथ उपचारित एक दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट समाधान है, जिसमें लगभग 50% La2O3, CeO2 की थोड़ी मात्रा, 6-7% Pr6O11 और 30% Nd2O3 होता है। समाधान तैयार करने के लिए, संबंधित दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट उत्पन्न करने के लिए नाइट्रिक एसिड के साथ दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड की प्रतिक्रिया करना आवश्यक है। विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
ला2O3 + 6एचएनओ3→ 2La(NO3)3 + 3H2O
सीईओ2 + 4एचएनओ3→ सीई(सं.)3)4 + 2H2O
पीआर6O11 + 22एचएनओ3→ 6Pr(NO3)3 + 11H2O
रा2O3 + 6एचएनओ3→ 2एनडी(सं.)3)3 + 3H2O
समाधान की तैयारी
Σ 320-330 ग्राम/लीटर Rxoy का एक दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट घोल तैयार करने के लिए प्राप्त दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट को एक निश्चित अनुपात में मिलाएं। विशिष्ट तैयारी विधि विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेटों को आवश्यक अनुपात के अनुसार तौलना, उन्हें विआयनीकृत पानी में जोड़ना, उन्हें पूरी तरह से हिलाना और घोलना है, फिर पीएच मान को तटस्थ में समायोजित करना है, और अंत में मात्रा को आवश्यक मात्रा में ठीक करना है।
निष्कर्षण पृथक्करण
निष्कर्षण और पृथक्करण के लिए तटस्थ फॉस्फीन निकालने वाले डाइमिथाइल मिथाइलफोस्फोनेट (पी350) और पी350 केरोसिन प्रणाली का उपयोग किया गया था। निष्कर्षण पृथक्करण का सिद्धांत निष्कर्षक में विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की घुलनशीलता में अंतर का उपयोग करना है, और बहु-चरण निष्कर्षण के माध्यम से अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से लैंथेनम को अलग करना है। विशिष्ट निष्कर्षण और पृथक्करण चरण इस प्रकार हैं:
(1) तैयार दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट घोल को पी350 केरोसिन सिस्टम के साथ मिलाएं, अच्छी तरह से हिलाएं, और निकालने वाले को घोल के पूर्ण संपर्क में आने दें।
(2) एक निश्चित अवधि के बाद, अर्क में लैंथेनम आयन P350 के साथ एक जटिल प्रतिक्रिया से गुजरेंगे, जिससे एक जटिल बनेगा जो कि केरोसिन में घुलनशील है, जबकि अन्य दुर्लभ पृथ्वी आयन जलीय चरण में रहते हैं। विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
ला(सं.)3)3 + 3C3H9O3पी → ला(सी3H9O3P)3 + 3एचएनओ3
धुलाई और उलटा निष्कर्षण
केरोसिन चरण से अन्य दुर्लभ पृथ्वी आयनों और अशुद्धता आयनों को हटाने के लिए, केरोसिन चरण को धोना और उल्टा निकालना आवश्यक है। विशिष्ट धुलाई और रिवर्स निष्कर्षण चरण इस प्रकार हैं:
(1) जलीय चरण से अन्य दुर्लभ पृथ्वी आयनों और अशुद्धता आयनों को हटाने के लिए केरोसिन चरण को विआयनीकृत पानी से धोएं।
(2) धुले हुए केरोसिन चरण को उल्टा निकालने के लिए तनु नाइट्रिक एसिड का उपयोग करें, जिससे लैंथेनम आयनों को जलीय चरण में वापस स्थानांतरित किया जा सके, जबकि अन्य दुर्लभ पृथ्वी आयन केरोसिन चरण में ही रहते हैं। विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
ला(सी3H9O3P)3 + 3एचएनओ3→ ला(सं.)3)3 + 3C3H9O3P
अमोनिया उदासीनीकरण और ऑक्सालिक एसिड अवक्षेपण
प्राप्त लैंथेनम नाइट्रेट घोल को पीएच मान को 8-9 तक बढ़ाने के लिए अमोनिया न्यूट्रलाइजेशन उपचार के अधीन किया जाता है, और फिर वर्षा के लिए अमोनियम ऑक्सालेट मिलाया जाता है। विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
ला(सं.)3)3 + एनएच4ओह → ला (ओएच)3↓+ एनएच4नहीं3
ला(OH)3 + H2C2O4→ एलएसी2O4 ↓+ 3H2O
फ़िल्टरिंग और दहन
घोल से अशुद्धता आयनों को हटाने के लिए प्राप्त लैंथेनम ऑक्सालेट अवक्षेप को फ़िल्टर करें। फिर, फ़िल्टर किए गए लैंथेनम ऑक्सालेट अवक्षेप को लैंथेनम ऑक्साइड का अंतिम उत्पाद प्राप्त करने के लिए दहन उपचार के अधीन किया जाता है। विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:
एलएसी2O4→ ला2O3 + सीओ2↑+सीओ ↑
ऊपर इस विधि के विस्तृत चरण और संबंधित रासायनिक प्रतिक्रिया सूत्र हैं। इस विधि के माध्यम से, लैंथेनम को अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से सफलतापूर्वक अलग किया जा सकता है और उच्च शुद्धता वाले लैंथेनम ऑक्साइड उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं।
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