Proprietăți, aplicare și preparare a oxidului de ytriu

Structura cristalină a oxidului de ytriu

Oxid de ytriu (Y₂O₃) este un oxid alb de pământ rar insolubil în apă și alcali și solubil în acid. Este un sesquioxid de pământ rar tipic de tip C cu structură cubică centrată pe corp.

Tabelul parametrilor de cristal al lui Y₂O₃

Diagrama structurii cristaline a lui Y₂O₃

Proprietățile fizice și chimice ale oxidului de ytriu

(1) masa molară este de 225,82 g/mol și densitatea este de 5,01 g/cm³;

(2) Punct de topire 2410℃, punctul de fierbere 4300℃, stabilitate termică bună;

(3) Stabilitate fizică și chimică bună și rezistență bună la coroziune;

(4) Conductivitatea termică este ridicată, care poate ajunge la 27 W/(MK) la 300K, ceea ce reprezintă aproximativ de două ori conductivitatea termică a granatelor de ytriu-aluminiu (Y₃Al₅O₁₂), care este foarte benefic pentru utilizarea sa ca mediu de lucru cu laser;

(5) Intervalul de transparență optică este larg (0,29 ~ 8μm), iar transmitanța teoretică în regiunea vizibilă poate ajunge la mai mult de 80%;

(6) Energia fononului este scăzută, iar cel mai puternic vârf al spectrului Raman este situat la 377 cm^-1, care este benefic pentru a reduce probabilitatea de tranziție non-radiativă și pentru a îmbunătăți eficiența luminoasă de conversie ascendentă;

(7) Sub 2200℃, Y₂O₃este o fază cubică fără birefringență. Indicele de refracție este de 1,89 la lungimea de undă de 1050 nm. Se transformă în fază hexagonală peste 2200℃;

(8) Decalajul energetic al lui Y₂O₃este foarte larg, de până la 5,5 eV, iar nivelul de energie al ionilor luminescenți trivalenți dopați de pământuri rare se află între banda de valență și banda de conducere a lui Y₂O₃și deasupra nivelului de energie Fermi, formând astfel centri luminescenți discreti.

(9)Y₂O₃, ca material de matrice, poate găzdui o concentrație mare de ioni de pământuri rare trivalenți și poate înlocui Y³⁺ioni fără a provoca modificări structurale.

Principalele utilizări ale oxidului de ytriu

Oxidul de ytriu, ca material aditiv funcțional, este utilizat pe scară largă în domeniile energiei atomice, aerospațiale, fluorescență, electronică, ceramică de înaltă tehnologie și așa mai departe datorită proprietăților sale fizice excelente, cum ar fi constanta dielectrică ridicată, rezistența bună la căldură și coroziune puternică. rezistenţă.

Sursa imagine: Rețea

1, Ca material cu matrice de fosfor, este utilizat în domeniile afișajului, iluminatului și marcajului;

2, Ca material mediu cu laser, pot fi preparate ceramice transparente cu performanțe optice ridicate, care pot fi utilizate ca mediu de lucru cu laser pentru a realiza ieșirea laser la temperatura camerei;

3, Ca material de matrice luminiscentă de conversie ascendentă, este utilizat în detectarea în infraroșu, etichetarea fluorescenței și în alte domenii;

4, Fabricat în ceramică transparentă, care poate fi folosită pentru lentile vizibile și infraroșii, tuburi de lămpi cu descărcare în gaz de înaltă presiune, scintilatoare ceramice, ferestre de observare a cuptorului la temperatură înaltă etc.

5, Poate fi folosit ca vas de reacție, material rezistent la temperaturi înalte, material refractar etc.

6, Ca materii prime sau aditivi, ele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în materiale supraconductoare la temperatură înaltă, materiale cristal laser, ceramică structurală, materiale catalitice, ceramică dielectrică, aliaje de înaltă performanță și alte domenii.

Metoda de preparare a pulberii de oxid de ytriu

Metoda de precipitare în fază lichidă este adesea folosită pentru prepararea oxizilor de pământuri rare, care include în principal metoda de precipitare cu oxalat, metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu, metoda hidrolizei ureei și metoda de precipitare cu amoniac. În plus, granularea prin pulverizare este, de asemenea, o metodă de preparare care a fost larg preocupată în prezent. Metoda de precipitare a sării

1. metoda de precipitare cu oxalat

Oxidul de pământ rar preparat prin metoda de precipitare cu oxalat are avantajele unui grad ridicat de cristalizare, formă cristalină bună, viteză de filtrare rapidă, conținut scăzut de impurități și operare ușoară, care este o metodă comună pentru prepararea oxidului de pământuri rare de înaltă puritate în producția industrială.

Metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu

2. Metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu

Bicarbonatul de amoniu este un precipitant ieftin. În trecut, oamenii foloseau adesea metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu pentru a prepara carbonat de pământ rar amestecat din soluția de levigare a minereului de pământ rar. În prezent, oxizii de pământuri rare sunt preparați prin metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu în industrie. În general, metoda de precipitare a bicarbonatului de amoniu este de a adăuga bicarbonat de amoniu solid sau soluție în soluție de clorură de pământ rare la o anumită temperatură, după îmbătrânire, spălare, uscare și ardere, se obține oxidul. Cu toate acestea, din cauza numărului mare de bule generate în timpul precipitării bicarbonatului de amoniu și a valorii instabile a pH-ului în timpul reacției de precipitare, viteza de nucleare este rapidă sau lentă, ceea ce nu este propice creșterii cristalelor. Pentru a obține oxidul cu dimensiunea și morfologia ideală a particulelor, condițiile de reacție trebuie strict controlate.

3. Precipitarea ureei

Metoda de precipitare a ureei este utilizată pe scară largă în prepararea oxidului de pământ rare, care nu este doar ieftin și ușor de operat, dar are și potențialul de a realiza un control precis al nucleării precursorilor și al creșterii particulelor, astfel încât metoda de precipitare a ureei a atras din ce în ce mai mulți oameni. favorizează și a atras o atenție extinsă și cercetări din partea multor savanți în prezent.

4. Granulare prin pulverizare

Tehnologia de granulare prin pulverizare are avantajele unei automatizări ridicate, eficiență ridicată a producției și calitate înaltă a pulberii verzi, astfel încât granularea prin pulverizare a devenit o metodă de granulare a pulberii utilizată în mod obișnuit.

În ultimii ani, consumul de pământuri rare în domeniile tradiționale nu s-a schimbat practic, dar aplicarea lui în materiale noi a crescut în mod evident. Ca material nou, nano Y₂O₃are un domeniu de aplicare mai larg. În zilele noastre, există multe metode de a pregăti nano Y₂O₃materiale, care pot fi împărțite în trei categorii: metoda fază lichidă, metoda fază gazoasă și metoda fază solidă, dintre care metoda fază lichidă este cea mai utilizată. Sunt împărțite în piroliză prin pulverizare, sinteză hidrotermală, microemulsie, sol-gel, combustie sinteza si precipitarea. Cu toate acestea, nanoparticulele de oxid de ytriu sferoidizate vor avea o suprafață specifică mai mare, energie de suprafață, fluiditate și dispersie mai bune, pe care merită să ne concentrăm.