Egenskaber, anvendelse og fremstilling af yttriumoxid

Krystalstruktur af yttriumoxid

Yttriumoxid (Y₂O₃) er et hvidt, sjældent jordarters oxid, der er uopløseligt i vand og alkali og opløseligt i syre. Det er en typisk C-type sjælden jordart sesquioxid med kropscentreret kubisk struktur.

Krystalparametertabel for Y₂O₃

Krystalstrukturdiagram af Y₂O₃

Fysiske og kemiske egenskaber af yttriumoxid

(1) molmassen er 225,82 g/mol og massefylden er 5,01 g/cm³;

(2) Smeltepunkt 2410℃, kogepunkt 4300℃, god termisk stabilitet;

(3) God fysisk og kemisk stabilitet og god korrosionsbestandighed;

(4) Den termiske ledningsevne er høj, som kan nå op på 27 W/(MK) ved 300K, hvilket er omkring det dobbelte af den termiske ledningsevne af yttrium aluminium granat (Y)₃Al₅O₁₂), hvilket er meget gavnligt for dets anvendelse som laserbearbejdningsmedium;

(5) Det optiske gennemsigtighedsområde er bredt (0,29 ~ 8μm), og den teoretiske transmittans i det synlige område kan nå mere end 80%;

(6) Fononenergien er lav, og den stærkeste top af Raman-spektret er placeret på 377 cm^-1, hvilket er fordelagtigt til at reducere sandsynligheden for ikke-strålende overgang og forbedre opkonverterings lyseffektiviteten;

(7) Under 2200℃, Y₂O₃er en kubisk fase uden dobbeltbrydning. Brydningsindekset er 1,89 ved bølgelængden på 1050nm. Transformering til sekskantet fase over 2200℃;

(8) Energigabet af Y₂O₃er meget bred, op til 5,5 eV, og energiniveauet af doterede trivalente sjældne jordarters luminescerende ioner er mellem valensbåndet og ledningsbåndet for Y₂O₃og over Fermi energiniveau og danner således diskrete luminescerende centre.

(9) Y₂O₃, som et matrixmateriale, kan rumme høje koncentrationer af trivalente sjældne jordarters ioner og erstatte Y³⁺ioner uden at forårsage strukturelle ændringer.

Hovedanvendelser af yttriumoxid

Yttriumoxid, som et funktionelt additivmateriale, er meget udbredt inden for atomenergi, rumfart, fluorescens, elektronik, højteknologisk keramik og så videre på grund af dets fremragende fysiske egenskaber såsom høj dielektrisk konstant, god varmebestandighed og stærk korrosion modstand.

Billedkilde: Netværk

1, Som et fosformatrixmateriale bruges det inden for display, belysning og mærkning;

2, Som et lasermediemateriale kan der fremstilles transparent keramik med høj optisk ydeevne, som kan bruges som et laserbearbejdningsmedium til at realisere laseroutput ved stuetemperatur;

3, Som et opkonverterende luminescerende matrixmateriale bruges det til infrarød detektion, fluorescensmærkning og andre områder;

4, Lavet til gennemsigtig keramik, som kan bruges til synlige og infrarøde linser, højtryksgasudladningslamperør, keramiske scintillatorer, observationsvinduer i højtemperaturovne osv.

5, Det kan bruges som reaktionsbeholder, højtemperaturbestandigt materiale, ildfast materiale osv.

6, Som råmaterialer eller additiver bruges de også i vid udstrækning i høj-temperatur superledende materialer, laser krystal materialer, strukturelle keramik, katalytiske materialer, dielektrisk keramik, højtydende legeringer og andre områder.

Fremstillingsmetode for yttriumoxidpulver

Væskefaseudfældningsmetode bruges ofte til at fremstille sjældne jordarters oxider, som hovedsageligt omfatter oxalatfældningsmetode, ammoniumbicarbonatfældningsmetode, urinstofhydrolysemetode og ammoniakfældningsmetode. Derudover er spraygranulering også en fremstillingsmetode, som har været meget bekymret for tiden. Saltudfældningsmetode

1. Oxalatfældningsmetode

Det sjældne jordarters oxid fremstillet ved oxalatudfældningsmetoden har fordelene ved høj krystallisationsgrad, god krystalform, hurtig filtreringshastighed, lavt urenhedsindhold og nem betjening, hvilket er en almindelig metode til fremstilling af høj renhed sjælden jordartoxid i industriel produktion.

Ammoniumbicarbonatudfældningsmetode

2. Ammoniumbicarbonatudfældningsmetode

Ammoniumbicarbonat er et billigt bundfældningsmiddel. Tidligere brugte folk ofte ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden til at fremstille blandet sjældne jordarters carbonat fra udvaskningsopløsning af sjældne jordarters malm. På nuværende tidspunkt fremstilles sjældne jordarters oxider ved ammoniumbicarbonatudfældningsmetode i industrien. Generelt er ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden at tilsætte ammoniumbicarbonat fast eller opløsning til sjældne jordarters chloridopløsning ved en bestemt temperatur. Efter ældning, vask, tørring og brænding opnås oxidet. På grund af det store antal bobler, der dannes under udfældningen af ​​ammoniumbicarbonat og den ustabile pH-værdi under udfældningsreaktionen, er nukleationshastigheden hurtig eller langsom, hvilket ikke er befordrende for krystalvæksten. For at opnå oxidet med ideel partikelstørrelse og morfologi skal reaktionsbetingelserne være strengt kontrolleret.

3. Ureaudfældning

Ureaudfældningsmetoden er meget udbredt til fremstilling af sjældne jordarters oxid, som ikke kun er billig og nem at betjene, men også har potentialet til at opnå nøjagtig kontrol af prækursorkernedannelse og partikelvækst, så urinstoffældningsmetoden har tiltrukket flere og flere menneskers favor og tiltrukket omfattende opmærksomhed og forskning fra mange forskere i øjeblikket.

4. Spray granulering

Spraygranuleringsteknologi har fordelene ved høj automatisering, høj produktionseffektivitet og høj kvalitet af grønt pulver, så spraygranulering er blevet en almindeligt anvendt pulvergranuleringsmetode.

I de senere år har forbruget af sjældne jordarter i traditionelle områder ikke ændret sig grundlæggende, men dets anvendelse i nye materialer er naturligvis steget. Som et nyt materiale er nano Y₂O₃har et bredere anvendelsesområde. I dag er der mange metoder til at forberede nano Y₂O₃materialer, som kan opdeles i tre kategorier: væskefasemetoden, gasfasemetoden og fastfasemetoden, blandt hvilke væskefasemetoden er den mest udbredte. De er opdelt i spraypyrolyse, hydrotermisk syntese, mikroemulsion, sol-gel, forbrænding syntese og udfældning. De sfæroidiserede yttriumoxidnanopartikler vil dog have højere specifikt overfladeareal, overfladeenergi, bedre fluiditet og dispersitet, hvilket er værd at fokusere på.