Svojstva, primjena i priprava itrijevog oksida

Kristalna struktura itrijevog oksida

Itrijev oksid (Y₂O₃) je bijeli rijetkozemni oksid netopljiv u vodi i lužinama, a topljiv u kiselini. To je tipičan rijetkozemni seskvioksid C-tipa s prostorno centriranom kubičnom strukturom.

Tablica parametara kristala Y₂O₃

Dijagram kristalne strukture Y₂O₃

Fizikalna i kemijska svojstva itrijevog oksida

(1) molarna masa je 225,82 g/mol, a gustoća je 5,01 g/cm³;

(2) Talište 2410℃, vrelište 4300℃, dobra toplinska stabilnost;

(3) Dobra fizička i kemijska stabilnost i dobra otpornost na koroziju;

(4) Toplinska vodljivost je visoka, koja može doseći 27 W/(MK) na 300K, što je otprilike dvostruko više od toplinske vodljivosti itrij-aluminijevog granata (Y₃Al₅O₁₂), što je vrlo korisno za njegovu upotrebu kao laserskog radnog medija;

(5) Raspon optičke prozirnosti je širok (0,29~8 μm), a teorijska propusnost u vidljivom području može doseći više od 80%;

(6) Energija fonona je niska, a najjači vrh Ramanovog spektra nalazi se na 377 cm^-1, što je korisno za smanjenje vjerojatnosti neradijativnog prijelaza i poboljšanje svjetlosne učinkovitosti konverzije prema gore;

(7) Ispod 2200℃, Y₂O₃je kubna faza bez dvoloma. Indeks loma je 1,89 na valnoj duljini od 1050 nm. Transformira se u heksagonalnu fazu iznad 2200℃;

(8) Energetski jaz Y₂O₃je vrlo širok, do 5,5 eV, a energetska razina dopiranih trovalentnih luminiscentnih iona rijetkih zemalja je između valentnog pojasa i vodljivog pojasa Y₂O₃i iznad Fermijeve energetske razine, formirajući tako diskretne luminiscentne centre.

(9)Y₂O₃, kao matrični materijal, može primiti visoku koncentraciju trovalentnih rijetkih zemalja iona i zamijeniti Y³⁺ione bez uzrokovanja strukturnih promjena.

Glavne upotrebe itrijevog oksida

Itrijev oksid, kao funkcionalni aditivni materijal, široko se koristi u područjima atomske energije, zrakoplovstva, fluorescencije, elektronike, visokotehnološke keramike i tako dalje zbog svojih izvrsnih fizičkih svojstava kao što su visoka dielektrična konstanta, dobra otpornost na toplinu i jaka otpornost na koroziju.

Izvor slike: Mreža

1, Kao fosforni matrični materijal, koristi se u područjima prikaza, rasvjete i označavanja;

2, Kao laserski medij, može se pripremiti prozirna keramika s visokim optičkim performansama, koja se može koristiti kao laserski radni medij za postizanje laserskog izlaza na sobnoj temperaturi;

3, Kao luminiscentni matrični materijal s povećanom konverzijom, koristi se u infracrvenoj detekciji, fluorescentnom označavanju i drugim područjima;

4, Izrađeno od prozirne keramike, koje se mogu koristiti za vidljive i infracrvene leće, visokotlačne cijevi za plinske izboje, keramičke scintilatore, prozore za promatranje visokotemperaturnih peći itd.

5, Može se koristiti kao reakcijska posuda, materijal otporan na visoke temperature, vatrostalni materijal itd.

6, Kao sirovine ili aditivi, također se široko koriste u visokotemperaturnim supravodljivim materijalima, laserskim kristalnim materijalima, strukturnoj keramici, katalitičkim materijalima, dielektričnoj keramici, visokoučinkovitim legurama i drugim područjima.

Metoda pripreme praha itrijevog oksida

Metoda taloženja tekućom fazom često se koristi za pripremu rijetkih zemnih oksida, što uglavnom uključuje metodu taloženja oksalatom, metodu taloženja amonijevim bikarbonatom, metodu hidrolize uree i metodu taloženja amonijakom. Osim toga, granulacija raspršivanjem također je metoda pripreme koja je trenutno u velikoj mjeri korištena. Metoda taloženja soli

1. metoda taloženja oksalata

Rijetkozemni oksid pripremljen metodom taloženja oksalata ima prednosti visokog stupnja kristalizacije, dobrog kristalnog oblika, velike brzine filtracije, niskog sadržaja nečistoća i jednostavnog rukovanja, što je uobičajena metoda za pripremu rijetkozemnog oksida visoke čistoće u industrijskoj proizvodnji.

Metoda taloženja amonijevog bikarbonata

2. Metoda taloženja amonijevog bikarbonata

Amonijev bikarbonat je jeftino sredstvo za taloženje. U prošlosti su ljudi često koristili metodu taloženja amonijevog bikarbonata za pripremu miješanog karbonata rijetkih zemalja iz otopine za ispiranje rude rijetkih zemalja. Trenutno se oksidi rijetkih zemalja u industriji pripremaju metodom taloženja amonijevog bikarbonata. Općenito, metoda taloženja amonijevog bikarbonata je dodavanje krutine ili otopine amonijevog bikarbonata u otopinu klorida rijetkih zemalja na određenoj temperaturi. Nakon starenja, pranja, sušenja i spaljivanja dobiva se oksid. Međutim, zbog velikog broja mjehurića koji nastaju tijekom taloženja amonijevog bikarbonata i nestabilne pH vrijednosti tijekom reakcije taloženja, brzina nukleacije je brza ili spora, što ne pogoduje rastu kristala. Kako bi se dobio oksid s idealnom veličinom čestica i morfologijom, uvjeti reakcije moraju biti strogo kontrolirani.

3. Taloženje uree

Metoda taloženja uree široko se koristi u pripremi rijetkozemnih oksida, koji nije samo jeftin i jednostavan za korištenje, već ima i potencijal za postizanje točne kontrole nukleacije prekursora i rasta čestica, pa je metoda taloženja uree privukla sve više i više ljudi i privukla opsežnu pozornost i istraživanja mnogih znanstvenika u ovom trenutku.

4. Granulacija raspršivanjem

Tehnologija granulacije raspršivanjem ima prednosti visoke automatizacije, visoke proizvodne učinkovitosti i visoke kvalitete zelenog praha, pa je granulacija raspršivanjem postala uobičajeno korištena metoda granulacije praha.

Posljednjih godina potrošnja rijetkih zemalja u tradicionalnim područjima nije se bitno promijenila, ali se njihova primjena u novim materijalima očito povećala. Kao novi materijal, nano Y₂O₃ima šire područje primjene. Danas postoji mnogo metoda za pripremu nano Y₂O₃materijali, koji se mogu podijeliti u tri kategorije: metoda tekuće faze, metoda plinske faze i metoda čvrste faze, među kojima je metoda tekuće faze najčešće korištena. Dijele se na raspršivačku pirolizu, hidrotermalnu sintezu, mikroemulziju, sol-gel, sintezu izgaranjem i taloženje. Međutim, sferoidizirane nanočestice itrijevog oksida imat će veću specifičnu površinu, površinsku energiju, bolju fluidnost i disperziju, na što se vrijedi usredotočiti.