Властивості, застосування та отримання оксиду ітрію

Кристалічна структура оксиду ітрію

Оксид ітрію (Y₂O₃) — білий оксид рідкісноземельних елементів, нерозчинний у воді та лугах, але розчинний у кислоті. Це типовий сесквіоксид рідкісноземельних елементів типу C з об'ємно-центрованою кубічною структурою.

Таблиця параметрів кристала Y₂O₃

Схема кристалічної структури Y₂O₃

Фізичні та хімічні властивості оксиду ітрію

(1) молярна маса становить 225,82 г/моль, а густина — 5,01 г/см³;

(2) Температура плавлення 2410℃, температура кипіння 4300℃, добра термостабільність;

(3) Добра фізична та хімічна стабільність і хороша корозійна стійкість;

(4) Теплопровідність висока, може досягати 27 Вт/(МК) при 300 К, що приблизно вдвічі перевищує теплопровідність ітрій-алюмінієвого граната (Y₃Al₅O₁₂), що дуже вигідно для його використання як робочого середовища для лазера;

(5) Діапазон оптичної прозорості широкий (0,29~8 мкм), а теоретичний коефіцієнт пропускання у видимій області може сягати понад 80%;

(6) Енергія фононів низька, а найсильніший пік спектру Рамана розташований при 377 см^-1, що вигідно для зменшення ймовірності невипромінювального переходу та покращення світлової ефективності перетворення вгору;

(7) Менше 2200℃, Y₂O₃являє собою кубічну фазу без подвійного променезаломлення. Показник заломлення становить 1,89 на довжині хвилі 1050 нм. Перетворюється на гексагональну фазу вище 2200℃;

(8) Енергетична щілина Y₂O₃дуже широкий, до 5,5 еВ, а енергетичний рівень легованих тривалентних люмінесцентних іонів рідкісноземельних елементів знаходиться між валентною зоною та зоною провідності Y₂O₃і вище рівня енергії Фермі, утворюючи таким чином дискретні люмінесцентні центри.

(9)Y₂O₃, як матричний матеріал, може вмістити високу концентрацію тривалентних рідкісноземельних іонів та замінити Y³⁺іони, не викликаючи структурних змін.

Основне застосування оксиду ітрію

Оксид ітрію, як функціональний адитивний матеріал, широко використовується в галузях атомної енергетики, аерокосмічної промисловості, флуоресценції, електроніки, високотехнологічної кераміки тощо завдяки своїм чудовим фізичним властивостям, таким як висока діелектрична проникність, хороша термостійкість та висока корозійна стійкість.

Джерело зображення: Мережа

1, Як матеріал фосфорної матриці, він використовується в галузях дисплеїв, освітлення та маркування;

2. Як матеріал для лазерного середовища можна виготовити прозору кераміку з високими оптичними характеристиками, яку можна використовувати як лазерне робоче середовище для реалізації лазерного випромінювання при кімнатній температурі;

3, Як люмінесцентний матричний матеріал з підвищеною конверсією, він використовується в інфрачервоному виявленні, флуоресцентному маркуванні та інших галузях;

4, Виготовлено з прозорої кераміки, яку можна використовувати для видимих ​​та інфрачервоних лінз, газорозрядних ламп високого тиску, керамічних сцинтиляторів, вікон спостереження за високотемпературними печами тощо.

5, його можна використовувати як реакційну посудину, стійкий до високих температур матеріал, вогнетривкий матеріал тощо.

6, Як сировина або добавки, вони також широко використовуються у високотемпературних надпровідних матеріалах, лазерних кристалічних матеріалах, конструкційній кераміці, каталітичних матеріалах, діелектричній кераміці, високоефективних сплавах та інших галузях.

Спосіб приготування порошку оксиду ітрію

Для отримання оксидів рідкоземельних елементів часто використовується метод рідкофазного осадження, який головним чином включає метод осадження оксалатом, метод осадження бікарбонатом амонію, метод гідролізу сечовини та метод осадження аміаком. Крім того, метод розпилювальної грануляції також є методом отримання, який зараз широко використовується. Метод сольового осадження

1. метод осадження оксалатом

Оксид рідкоземельних елементів, отриманий методом осадження оксалатом, має такі переваги, як високий ступінь кристалізації, хороша кристалічна форма, висока швидкість фільтрації, низький вміст домішок та простота експлуатації, що є поширеним методом отримання високочистого оксиду рідкоземельних елементів у промисловому виробництві.

Метод осадження бікарбонатом амонію

2. Метод осадження бікарбонатом амонію

Бікарбонат амонію – це дешевий осаджувач. У минулому люди часто використовували метод осадження бікарбонатом амонію для отримання змішаного карбонату рідкоземельних елементів з розчину вилуговування руди рідкоземельних елементів. Наразі оксиди рідкоземельних елементів отримують методом осадження бікарбонатом амонію в промисловості. Як правило, метод осадження бікарбонатом амонію полягає у додаванні твердого або розчинного бікарбонату амонію до розчину хлориду рідкоземельних елементів за певної температури. Після старіння, промивання, сушіння та випалювання отримують оксид. Однак через велику кількість бульбашок, що утворюються під час осадження бікарбонату амонію, та нестабільне значення pH під час реакції осадження, швидкість зародження кристалів є високою або повільною, що не сприяє росту кристалів. Для отримання оксиду з ідеальним розміром частинок та морфологією необхідно суворо контролювати умови реакції.

3. Осадження сечовини

Метод осадження сечовиною широко використовується для отримання оксидів рідкоземельних елементів, він не тільки дешевий і простий в експлуатації, але й має потенціал для досягнення точного контролю зародження попередників та росту частинок, тому метод осадження сечовиною привертає все більше уваги та привертає до себе значну увагу та дослідження з боку багатьох вчених.

4. Грануляція розпиленням

Технологія розпилювальної грануляції має переваги високої автоматизації, високої ефективності виробництва та високої якості зеленого порошку, тому розпилювальна грануляція стала поширеним методом грануляції порошку.

В останні роки споживання рідкоземельних елементів у традиційних галузях принципово не змінилося, але їх застосування в нових матеріалах помітно зросло. Як новий матеріал, наноY...₂O₃має ширшу сферу застосування. На сьогодні існує багато методів отримання наноY₂O₃матеріали, які можна розділити на три категорії: рідкофазний метод, газофазний метод та твердофазний метод, серед яких рідкофазний метод є найбільш широко використовуваним. Вони поділяються на розпилювальний піроліз, гідротермальний синтез, мікроемульсію, золь-гель, горіння та осадження. Однак сфероїдизовані наночастинки оксиду ітрію матимуть вищу питому площу поверхні, поверхневу енергію, кращу плинність та дисперсність, на чому варто зосередитися.