Свойства, приложение и получаване на итриев оксид

Кристална структура на итриев оксид

Итриев оксид (Y₂O₃) е бял рядкоземен оксид, неразтворим във вода и основи и разтворим в киселина. Той е типичен C-тип рядкоземен сесквиоксид с обемно-центрирана кубична структура.

Таблица с кристални параметри на Y₂O₃

Диаграма на кристалната структура на Y₂O₃

Физични и химични свойства на итриев оксид

(1) моларната маса е 225,82 g/mol, а плътността е 5,01 g/cm³;

(2) Точка на топене 2410℃, точка на кипене 4300℃, добра термична стабилност;

(3) Добра физическа и химическа стабилност и добра устойчивост на корозия;

(4) Топлопроводимостта е висока, като може да достигне 27 W/(MK) при 300K, което е около два пъти по-висока от топлопроводимостта на итриево-алуминиевия гранат (Y₃Al₅O₁₂), което е много полезно за използването му като лазерна работна среда;

(5) Диапазонът на оптичната прозрачност е широк (0,29~8 μm), а теоретичната пропускливост във видимата област може да достигне повече от 80%;

(6) Енергията на фононите е ниска, а най-силният пик на Рамановия спектър се намира при 377 cm^-1, което е полезно за намаляване на вероятността от нерадиативен преход и подобряване на светлинната ефективност при преобразуване нагоре;

(7) Под 2200℃, Y₂O₃е кубична фаза без двойно пречупване. Индексът на пречупване е 1,89 при дължина на вълната 1050 nm. Превръща се в хексагонална фаза над 2200℃;

(8) Енергийната празнина на Y₂O₃е много широка, до 5.5eV, а енергийното ниво на легираните тривалентни луминесцентни йони на редкоземни елементи е между валентната зона и проводимата зона на Y₂O₃и над енергийното ниво на Ферми, като по този начин се образуват дискретни луминесцентни центрове.

(9)Y₂O₃, като матричен материал, може да поеме висока концентрация на тривалентни редкоземни йони и да замести Y³⁺йони, без да причиняват структурни промени.

Основни приложения на итриев оксид

Итриевият оксид, като функционален добавъчен материал, се използва широко в областите на атомната енергия, аерокосмическата промишленост, флуоресценцията, електрониката, високотехнологичната керамика и т.н., поради отличните си физични свойства като висока диелектрична константа, добра топлоустойчивост и силна устойчивост на корозия.

Източник на изображението: Мрежа

1, Като фосфорен матричен материал, той се използва в областта на дисплеите, осветлението и маркировката;

2, Като материал за лазерна среда може да се приготви прозрачна керамика с високи оптични характеристики, която може да се използва като лазерна работна среда за реализиране на лазерен изход при стайна температура;

3, Като луминесцентен матричен материал с преобразуване нагоре, той се използва в инфрачервено откриване, флуоресцентно маркиране и други области;

4, Изработена от прозрачна керамика, която може да се използва за видими и инфрачервени лещи, газоразрядни лампи с високо налягане, керамични сцинтилатори, прозорци за наблюдение на високотемпературни пещи и др.

5, Може да се използва като реакционен съд, устойчив на висока температура материал, огнеупорен материал и др.

6, Като суровини или добавки, те се използват широко и във високотемпературни свръхпроводящи материали, лазерни кристални материали, структурна керамика, каталитични материали, диелектрична керамика, високоефективни сплави и други области.

Метод за приготвяне на прах от итриев оксид

Методът на течнофазно утаяване често се използва за получаване на редкоземни оксиди, който включва главно метод на утаяване с оксалат, метод на утаяване с амониев бикарбонат, метод на хидролиза на урея и метод на утаяване с амоняк. Освен това, спрей гранулирането е метод на получаване, който е широко разпространен в момента. Метод на утаяване със сол

1. метод за утаяване с оксалат

Редкоземният оксид, приготвен чрез метод на оксалатно утаяване, има предимствата на висока степен на кристализация, добра кристална форма, бърза скорост на филтриране, ниско съдържание на примеси и лесна работа, което е често срещан метод за получаване на високочист редкоземен оксид в промишленото производство.

Метод за утаяване с амониев бикарбонат

2. Метод за утаяване с амониев бикарбонат

Амониевият бикарбонат е евтин утаител. В миналото хората често са използвали метода на утаяване с амониев бикарбонат за получаване на смесен редкоземен карбонат от разтвор за излужване на редкоземна руда. В момента редкоземните оксиди се получават чрез метода на утаяване с амониев бикарбонат в промишлеността. Обикновено методът на утаяване с амониев бикарбонат е добавяне на твърдо вещество или разтвор на амониев бикарбонат към разтвор на редкоземен хлорид при определена температура. След стареене, измиване, сушене и изгаряне се получава оксид. Поради големия брой мехурчета, образувани по време на утаяването на амониевия бикарбонат, и нестабилната стойност на pH по време на реакцията на утаяване, скоростта на образуване на зародиши е бърза или бавна, което не благоприятства растежа на кристалите. За да се получи оксид с идеален размер и морфология на частиците, условията на реакцията трябва да бъдат стриктно контролирани.

3. Утаяване на урея

Методът за утаяване с урея се използва широко при получаването на редкоземен оксид. Той е не само евтин и лесен за работа, но също така има потенциал за постигане на точен контрол върху образуването на прекурсори и растежа на частиците. Така методът за утаяване с урея привлича все повече хора и е привлякъл широко внимание и изследвания от много учени в момента.

4. Гранулиране чрез пръскане

Технологията на спрей гранулиране има предимствата на висока автоматизация, висока производствена ефективност и високо качество на зеления прах, така че спрей гранулирането се е превърнало в често използван метод за прахообразно гранулиране.

През последните години потреблението на редкоземни елементи в традиционните области не се е променило съществено, но приложението им в нови материали очевидно се е увеличило. Като нов материал, наноY...₂O₃има по-широко поле на приложение. В днешно време има много методи за получаване на нано Y₂O₃материали, които могат да бъдат разделени на три категории: течнофазен метод, газовофазен метод и твърдофазен метод, сред които течнофазният метод е най-широко използваният. Те се делят на спрей пиролиза, хидротермален синтез, микроемулсия, зол-гел, горещ синтез и утаяване. Сфероидизираните наночастици от итриев оксид обаче ще имат по-висока специфична повърхност, повърхностна енергия, по-добра течливост и дисперсия, върху което си струва да се съсредоточим.