Svojstva, primjena i priprema itrijum oksida

Kristalna struktura itrijum oksida

Itrijum oksid (Y₂O₃) je bijeli rijetkozemni oksid nerastvorljiv u vodi i alkalijama, a rastvorljiv u kiselini. To je tipičan rijetkozemni seskvioksid C-tipa sa prostorno centriranom kubnom strukturom.

Tabela parametara kristala Y₂O₃

Dijagram kristalne strukture Y₂O₃

Fizička i hemijska svojstva itrijum oksida

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

(2) Tačka topljenja 2410℃, tačka ključanja 4300℃, dobra termička stabilnost;

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

(4) Toplinska provodljivost je visoka, koja može doseći 27 W/(MK) na 300K, što je otprilike dvostruko veća toplinska provodljivost od itrijum aluminijum granata (Y₃Al₅O₁₂), što je veoma korisno za njegovu upotrebu kao laserskog radnog medija;

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

(6) Energija fonona je niska, a najjači vrh Ramanovog spektra se nalazi na 377 cm^-1, što je korisno za smanjenje vjerovatnoće neradijativnog prelaza i poboljšanje svjetlosne efikasnosti konverzije naviše;

(7) Ispod 2200℃, Y₂O₃je kubna faza bez dvolomljenja. Indeks prelamanja je 1,89 na talasnoj dužini od 1050 nm. Transformiše se u heksagonalnu fazu iznad 2200℃;

(8) Energetski jaz Y₂O₃je vrlo širok, do 5,5 eV, a energetski nivo dopiranih trovalentnih luminiscentnih iona rijetkih zemalja je između valentne zone i provodne zone Y₂O₃i iznad Fermijevog energetskog nivoa, formirajući tako diskretne luminiscentne centre.

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

Glavne upotrebe itrijum oksida

Itrijum oksid, kao funkcionalni aditivni materijal, široko se koristi u oblastima atomske energije, vazduhoplovstva, fluorescencije, elektronike, visokotehnološke keramike i tako dalje zbog svojih odličnih fizičkih svojstava kao što su visoka dielektrična konstanta, dobra otpornost na toplotu i jaka otpornost na koroziju.

Izvor slike: Mreža

1, Kao fosforni matrični materijal, koristi se u oblastima prikaza, osvjetljenja i označavanja;

2, Kao materijal za 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 za konverziju prema gore, koristi se u infracrvenoj detekciji, fluorescentnom označavanju i drugim oblastima;

4, Napravljeno od prozirne keramike, koja se može koristiti za vidljive i infracrvene leće, cijevi za visokotlačne plinske lampe za pražnjenje, 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, oni se također široko koriste u visokotemperaturnim supravodljivim materijalima, laserskim kristalnim materijalima, strukturnoj keramici, katalitičkim materijalima, dielektričnoj keramici, visokoučinkovitim legurama i drugim poljima.

Metoda pripreme praha itrijum oksida

Metoda taloženja u tečnoj fazi često se koristi za pripremu oksida rijetkih zemalja, što uglavnom uključuje metodu taloženja oksalatom, metodu taloženja amonijum bikarbonatom, metodu hidrolize uree i metodu taloženja amonijakom. Pored toga, granulacija raspršivanjem je također metoda pripreme koja je trenutno u velikoj mjeri korištena. Metoda taloženja soli

1. metoda taloženja oksalata

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

Metoda taloženja amonijum bikarbonata

2. Metoda taloženja amonijum bikarbonatom

Amonijum bikarbonat je jeftino sredstvo za taloženje. U prošlosti su ljudi često koristili metodu taloženja amonijum bikarbonata za pripremu miješanog karbonata rijetkih zemalja iz rastvora za ispiranje rude rijetkih zemalja. Trenutno se oksidi rijetkih zemalja u industriji pripremaju metodom taloženja amonijum bikarbonata. Općenito, metoda taloženja amonijum bikarbonata je dodavanje čvrstog amonijum bikarbonata ili rastvora u rastvor hlorida rijetkih zemalja na određenoj temperaturi. Nakon starenja, pranja, sušenja i pečenja, dobija se oksid. Međutim, zbog velikog broja mjehurića koji se stvaraju tokom taloženja amonijum bikarbonata i nestabilne pH vrijednosti tokom reakcije taloženja, brzina nukleacije je brza ili spora, što ne pogoduje rastu kristala. Da bi se dobio oksid sa idealnom veličinom čestica i morfologijom, uslovi reakcije moraju biti strogo kontrolisani.

3. Taloženje uree

Metoda taloženja uree se široko koristi u pripremi rijetkozemnih oksida, koji nije samo jeftin i jednostavan za upotrebu, već ima i potencijal za postizanje precizne kontrole nukleacije prekursora i rasta čestica, tako da je metoda taloženja uree privukla sve veću naklonost ljudi i privukla opsežnu pažnju i istraživanja mnogih naučnika u ovom trenutku.

4. Granulacija raspršivanjem

Tehnologija granulacije raspršivanjem ima prednosti visoke automatizacije, visoke efikasnosti proizvodnje i visokog kvaliteta zelenog praha, pa je granulacija raspršivanjem postala često korištena metoda granulacije praha.

Posljednjih godina, potrošnja rijetkih zemalja u tradicionalnim oblastima se nije bitno promijenila, ali se njihova primjena u novim materijalima očigledno povećala. Kao novi materijal, nano Y₂O₃ima šire polje primjene. Danas postoji mnogo metoda za pripremu nano Y₂O₃materijali, koji se mogu podijeliti u tri kategorije: metoda tečne faze, metoda gasne faze i metoda čvrste faze, među kojima je metoda tečne faze najčešće korištena. Dijele se na raspršivanje pirolize, hidrotermalnu sintezu, mikroemulziju, sol-gel, sintezu sagorijevanjem i taloženje. Međutim, sferoidizirane nanočestice itrijum oksida imat će veću specifičnu površinu, površinsku energiju, bolju fluidnost i disperzivnost, na što se vrijedi fokusirati.