Свойства, приложение и получаване на итриев оксид

Кристална структура на итриев оксид

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

Таблица с кристални параметри на Y₂O₃

Диаграма на кристалната структура на Y₂O₃

Физични и химични свойства на итриевия 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, която може да достигне 27 W/(MK) при 300K, което е около два пъти по-висока от топлопроводимостта на итриевия алуминиев гранат (Y₃Al₅O₁₂), което е много полезно за използването му като лазерна работна среда;

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

(6) Енергията на фонона е ниска и най-силният пик на рамановия спектър се намира на 377 cm^-1, което е от полза за намаляване на вероятността от нерадиационен преход и подобряване на светлинната ефективност на преобразуване нагоре;

(7) Под 2200℃, Й₂O₃е кубична фаза без двойно пречупване. Индексът на пречупване е 1,89 при дължина на вълната 1050 nm. Трансформиране в хексагонална фаза над 2200℃;

(8) Енергийната празнина на Y₂O₃е много широк, до 5,5 eV, а енергийното ниво на легираните тривалентни редкоземни луминесцентни йони е между валентната лента и лентата на проводимост на Y₂O₃и над енергийното ниво на Ферми, като по този начин образуват дискретни луминесцентни центрове.

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

Основни употреби на итриев оксид

Итриевият оксид, като функционален допълнителен материал, се използва широко в областта на атомната енергия, космическото пространство, флуоресценцията, електрониката, високотехнологичната керамика и т.н. поради отличните си физични свойства като висока диелектрична константа, добра устойчивост на топлина и силна корозия съпротива.

Източник на изображението: мрежа

1, Като материал за фосфорна матрица, той се използва в областта на дисплея, осветлението и маркирането;

2, Като материал за лазерна среда може да се подготви прозрачна керамика с висока оптична производителност, която може да се използва като лазерна работна среда за реализиране на лазерен изход при стайна температура;

3, Като материал за луминисцентна матрица с повишено преобразуване, той се използва в инфрачервено откриване, флуоресцентно етикетиране и други области;

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

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

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

Метод за получаване на прах от итриев оксид

Методът на утаяване в течна фаза 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. В допълнение, пулверизационното гранулиране също е метод за получаване, който е широко засегнат в момента. Метод на утаяване на сол

1. метод на оксалатно утаяване

Редкоземният оксид, получен чрез метода 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 оксид на редкоземни метали в промишленото производство.

Метод на утаяване с амониев бикарбонат

2. Метод на утаяване с амониев бикарбонат

Амониевият бикарбонат е евтин утаител. В миналото хората често са използвали метода на утаяване с амониев бикарбонат, за да приготвят смесен редкоземен карбонат от разтвор за извличане на редкоземна руда. Понастоящем редкоземните оксиди се получават чрез метод на утаяване с амониев бикарбонат в промишлеността. Обикновено методът за утаяване на амониев бикарбонат е да се добави твърдо вещество или разтвор на амониев бикарбонат в разтвор на редкоземен хлорид при определена температура. След стареене, измиване, сушене и изгаряне се получава оксидът. Въпреки това, поради големия брой мехурчета, генерирани по време на утаяването на амониевия бикарбонат и нестабилната стойност на рН по време на реакцията на утаяване, скоростта на нуклеация е бърза или бавна, което не е благоприятно за растежа на кристалите. За да се получи оксид с идеален размер на частиците и морфология, условията на реакцията трябва да бъдат строго контролирани.

3. Утаяване на карбамид

Методът на утаяване с карбамид се използва широко при получаването на редкоземен оксид, който е не само евтин и лесен за работа, но също така има потенциала да постигне точен контрол на нуклеацията на прекурсора и растежа на частиците, така че методът на утаяване с карбамид привлича все повече и повече хора благосклонност и привлече широко внимание и изследвания от много учени в момента.

4. Спрей гранулиране

Технологията за гранулиране със спрей има предимствата на висока степен на автоматизация, висока производствена ефективност и високо качество на зеления прах, така че гранулирането чрез спрей се превърна в често използван метод за гранулиране на прах.

През последните години потреблението на редки земни елементи в традиционните области не се е променило основно, но приложението им в нови материали очевидно се е увеличило. Като нов материал, нано Y₂O₃има по-широко поле на приложение. В днешно време има много методи за приготвяне на нано Y₂O₃материали, които могат да бъдат разделени на три категории: метод на течна фаза, метод на газова фаза и метод на твърда фаза, сред които методът на течната фаза е най-широко използваният. Те се разделят на пиролиза чрез спрей, хидротермален синтез, микроемулсия, зол-гел, изгаряне синтез и утаяване. Въпреки това, сфероидизираните наночастици от итриев оксид ще имат по-висока специфична повърхност, повърхностна енергия, по-добра течливост и дисперсност, върху които си струва да се съсредоточите.