Proprietăți, aplicare și preparare a oxidului de ytriu

Structura cristalină a oxidului de ytriu

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

Tabelul parametrilor cristalini ai 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, iar densitatea este de 5,01 g/cm³;

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

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

(4) Conductivitatea termică este ridicată, putând ajunge la 27 W/(MK) la 300K, ceea ce reprezintă aproximativ dublul conductivității termice a granatului de ytriu și aluminiu (Y₃Al₅O₁₂), ceea ce este foarte benefic pentru utilizarea sa ca mediu de lucru cu laser;

(5) Gama de transparență optică este largă (0,29~8 μm), iar transmitanța teoretică în regiunea vizibilă poate ajunge la peste 80%;

(6) Energia fononică este scăzută, iar cel mai puternic vârf al spectrului Raman este situat la 377 cm^-1, ceea ce este benefic pentru reducerea probabilității tranziției neradiative și îmbunătățirea eficienței luminoase a conversiei ascendente;

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

(8) Decalajul energetic al lui Y₂O₃este foarte largă, până la 5,5 eV, iar nivelul de energie al ionilor luminescenți trivalenți de pământuri rare dopați se află între banda de valență și banda de conducție a lui Y₂O₃și peste nivelul de energie Fermi, formând astfel centre luminescente discrete.

(9)Y₂O₃, ca material matriceal, poate găzdui o concentrație mare de ioni trivalenți de pământuri rare 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, fluorescenței, electronicii, ceramicii de înaltă tehnologie și așa mai departe, datorită proprietăților sale fizice excelente, cum ar fi constanta dielectrică ridicată, rezistența bună la căldură și rezistența puternică la coroziune.

Sursa imaginii: Rețea

1, Ca material cu matrice fosforică, este utilizat în domeniile afișajului, iluminatului și marcării;

2, Ca material pentru mediu laser, se pot prepara ceramică transparentă cu performanțe optice ridicate, care poate fi utilizată ca mediu de lucru laser pentru a realiza o ieșire laser la temperatura camerei;

3, Ca material matriceal luminescent cu conversie ascendentă, este utilizat în detectarea în infraroșu, marcarea cu fluorescență și alte domenii;

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

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

6, Ca materii prime sau aditivi, acestea sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în materiale supraconductoare la temperatură înaltă, materiale cristaline 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 utilizată pentru prepararea oxizilor de pământuri rare, incluzând în principal metoda de precipitare cu oxalat, metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu, metoda de hidroliză a ureei și metoda de precipitare cu amoniac. În plus, granularea prin pulverizare este, de asemenea, o metodă de preparare care a fost larg utilizată în prezent. Metoda de precipitare cu sare

1. metoda de precipitare cu oxalat

Oxidul de pământuri rare preparat prin metoda de precipitare cu oxalat are avantajele unui grad ridicat de cristalizare, unei forme cristaline bune, vitezei mari de filtrare, conținutului redus de impurități și operării ușoare, fiind 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 mixt de pământuri rare din soluția de levigare a minereului de pământuri rare. În prezent, oxizii de pământuri rare sunt preparați în industrie prin metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu. În general, metoda de precipitare cu bicarbonat de amoniu constă în adăugarea de bicarbonat de amoniu solid sau soluție într-o soluție de clorură de pământuri 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 pH-ului instabile în timpul reacției de precipitare, rata de nucleație este rapidă sau lentă, ceea ce nu este propice creșterii cristalelor. Pentru a obține oxidul cu dimensiunea și morfologia ideale ale particulelor, condițiile de reacție trebuie controlate strict.

3. Precipitarea ureei

Metoda de precipitare cu uree este utilizată pe scară largă în prepararea oxidului de pământuri rare, care nu este doar ieftină și ușor de utilizat, ci are și potențialul de a realiza un control precis al nucleației precursorilor și al creșterii particulelor, astfel încât metoda de precipitare cu uree a atras din ce în ce mai multă favoare și a atras atenția și cercetările extinse din partea multor cercetători în prezent.

4. Granulare prin pulverizare

Tehnologia de granulare prin pulverizare are avantajele unei automatizări ridicate, a unei eficiențe ridicate a producției și a unei calități ridicate 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 fundamental, dar aplicarea sa în materiale noi a crescut evident. Ca material nou, nano-Y₂O₃are un domeniu de aplicare mai larg. În zilele noastre, există multe metode de preparare a nano Y₂O₃materiale, care pot fi împărțite în trei categorii: metoda fazei lichide, metoda fazei gazoase și metoda fazei solide, dintre care metoda fazei lichide este cea mai utilizată. Acestea sunt împărțite în piroliză prin pulverizare, sinteză hidrotermală, microemulsie, sol-gel, sinteză prin combustie și precipitare. Cu toate acestea, nanoparticulele de oxid de ytriu sferoidizate vor avea o suprafață specifică mai mare, energie de suprafață mai mare, fluiditate și dispersitate mai bune, aspecte asupra cărora merită să ne concentrăm.