Egenskaber, anvendelse og fremstilling af yttriumoxid

Krystalstruktur af yttriumoxid

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

Krystalparametertabel for Y₂O₃

Krystalstrukturdiagram af Y₂O₃

Fysiske og kemiske egenskaber af yttriumoxid

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

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

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

(4) Varmeledningsevnen er høj og kan nå op på 27 W/(MK) ved 300K, hvilket er cirka dobbelt så høj som varmeledningsevnen for yttriumaluminiumgranat (Y₃Al₅O₁₂), hvilket er meget gavnligt for dets anvendelse som laserbearbejdningsmedium;

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

(6) Fononenergien er lav, og den stærkeste top i Raman-spektret er placeret ved 377 cm^-1, hvilket er gavnligt for at reducere sandsynligheden for ikke-strålende overgang og forbedre opkonverteringens lyseffektivitet;

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

(8) Energigabet for Y₂O₃er meget bred, op til 5,5 eV, og energiniveauet for dopede trivalente sjældne jordarts luminescerende ioner ligger mellem valensbåndet og ledningsbåndet for Y₂O₃og over Fermi-energiniveauet, hvorved der dannes diskrete lysende centre.

(9) ÅR₂O₃kan som matrixmateriale rumme en høj koncentration af trivalente sjældne jordarters ioner og erstatte Y³⁺ioner uden at forårsage strukturelle ændringer.

De vigtigste anvendelser af yttriumoxid

Yttriumoxid, som et funktionelt additivmateriale, er meget anvendt inden for atomenergi, luftfart, fluorescens, elektronik, højteknologisk keramik og så videre på grund af dets fremragende fysiske egenskaber såsom høj dielektricitetskonstant, god varmebestandighed og stærk korrosionsbestandighed.

Billedkilde: Netværk

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

2. Som lasermediemateriale kan der fremstilles transparent keramik med høj optisk ydeevne, som kan bruges som laserarbejdsmedium til at opnå laseroutput ved stuetemperatur;

3, Som et opkonverterende luminescerende matrixmateriale anvendes det i infrarød detektion, fluorescensmærkning og andre felter;

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

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

6, Som råmaterialer eller tilsætningsstoffer anvendes de også i vid udstrækning i højtemperatur superledende materialer, laserkrystalmaterialer, strukturel keramik, katalytiske materialer, dielektrisk keramik, højtydende legeringer og andre felter.

Fremstillingsmetode for yttriumoxidpulver

Flydende faseudfældningsmetoden anvendes ofte til at fremstille sjældne jordartsoxider, hvilket hovedsageligt omfatter oxalatudfældningsmetoden, ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden, urinstofhydrolysemetoden og ammoniakudfældningsmetoden. Derudover er spraygranulering også en fremstillingsmetode, der er blevet bredt omtalt i øjeblikket. Saltudfældningsmetoden

1. oxalatudfældningsmetode

Sjælden jordartsoxid 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 sjælden jordartsoxid med høj renhed i industriel produktion.

Ammoniumbicarbonatudfældningsmetode

2. Ammoniumbicarbonatudfældningsmetode

Ammoniumbicarbonat er et billigt fældningsmiddel. Tidligere brugte man ofte ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden til at fremstille blandet sjælden jordartskarbonat fra udvaskningsopløsning af sjælden jordartsmalm. I dag fremstilles sjældne jordartsoxider i industrien ved hjælp af ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden. Generelt går ammoniumbicarbonatudfældningsmetoden ud på at tilsætte fast ammoniumbicarbonat eller -opløsning til sjælden jordartskloridopløsningen ved en bestemt temperatur. Efter ældning, vask, tørring og afbrænding opnås oxidet. På grund af det store antal bobler, der genereres under udfældningen af ​​ammoniumbicarbonat, og den ustabile pH-værdi under udfældningsreaktionen, er kimdannelseshastigheden imidlertid hurtig eller langsom, hvilket ikke er befordrende for krystalvæksten. For at opnå oxidet med ideel partikelstørrelse og morfologi skal reaktionsbetingelserne kontrolleres strengt.

3. Ureaudfældning

Ureaudfældningsmetoden er meget udbredt i fremstillingen af ​​sjældne jordartsoxider, som ikke kun er billig og nem at betjene, men også har potentialet til at opnå nøjagtig kontrol af prekursornukleering og partikelvækst, så ureaudfældningsmetoden har tiltrukket sig flere og flere menneskers gunst og tiltrukket sig omfattende opmærksomhed og forskning fra mange forskere i øjeblikket.

4. Spraygranulering

Spraygranuleringsteknologi har fordelene ved høj automatisering, høj produktionseffektivitet og grønt pulver af høj kvalitet, 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 steget markant. Som et nyt materiale er nano Y₂O₃har et bredere anvendelsesområde. I dag findes der mange metoder til at fremstille nano Y₂O₃Materialer, som kan opdeles i tre kategorier: flydende fasemetode, gasfasemetode og fastfasemetode, hvor flydende fasemetode er den mest anvendte. De er opdelt i spraypyrolyse, hydrotermisk syntese, mikroemulsion, sol-gel, forbrændingssyntese og udfældning. De sfæroidiserede yttriumoxid-nanopartikler vil dog have et højere specifikt overfladeareal, overfladeenergi, bedre fluiditet og dispersion, hvilket er værd at fokusere på.