Egenskaper, tillämpning och framställning av yttriumoxid

Kristallstruktur av yttriumoxid

Yttriumoxid (Y₂O₃) är en vit sällsynt jordartsmetalloxid som är olöslig i vatten och alkali och löslig i syra. Det är en typisk C-typ sällsynt jordartsmetallsesquioxid med kroppscentrerad kubisk struktur.

Kristallparametertabell för Y₂O₃

Kristallstrukturdiagram för Y₂O₃

Fysikaliska och kemiska egenskaper hos yttriumoxid

(1) molmassan är 225,82 g/mol och densiteten är 5,01 g/cm³;

(2) Smältpunkt 2410℃, kokpunkt 4300℃, god termisk stabilitet;

(3) God fysisk och kemisk stabilitet och god korrosionsbeständighet;

(4) Värmeledningsförmågan är hög och kan nå 27 W/(MK) vid 300K, vilket är ungefär dubbelt så hög som värmeledningsförmågan hos yttriumaluminiumgranat (Y₃Al₅O₁₂), vilket är mycket fördelaktigt för dess användning som laserbearbetningsmedium;

(5) Det optiska transparensområdet är brett (0,29~8 μm), och den teoretiska transmittansen i det synliga området kan nå mer än 80 %;

(6) Fononenergin är låg, och den starkaste toppen av Ramanspektrumet ligger vid 377 cm^-1, vilket är fördelaktigt för att minska sannolikheten för icke-strålande övergång och förbättra uppkonverteringens ljuseffektivitet;

(7) Under 2200℃, Y₂O₃är en kubisk fas utan dubbelbrytning. Brytningsindex är 1,89 vid våglängden 1050 nm. Omvandlas till hexagonal fas över 2200℃;

(8) Energigapet för Y₂O₃är mycket bred, upp till 5,5 eV, och energinivån för dopade trivalenta sällsynta jordartsmetallers luminescerande joner ligger mellan valensbandet och ledningsbandet för Y₂O₃och över Fermis energinivå, och bildar därmed diskreta luminiscerande centra.

(9) Å₂O₃, som matrismaterial, kan hantera hög koncentration av trevärda sällsynta jordartsmetalljoner och ersätta Y³⁺joner utan att orsaka strukturella förändringar.

Huvudsakliga användningsområden för yttriumoxid

Yttriumoxid, som ett funktionellt tillsatsmaterial, används ofta inom områdena atomenergi, flyg- och rymdteknik, fluorescens, elektronik, högteknologisk keramik och så vidare på grund av dess utmärkta fysikaliska egenskaper såsom hög dielektricitetskonstant, god värmebeständighet och stark korrosionsbeständighet.

Bildkälla: Nätverk

1, Som fosformatrismaterial används det inom display, belysning och märkning;

2, Som lasermediummaterial kan transparent keramik med hög optisk prestanda framställas, vilket kan användas som laserarbetsmedium för att uppnå laserutgång vid rumstemperatur;

3, Som ett uppkonverterande luminescerande matrismaterial används det inom infraröd detektion, fluorescensmärkning och andra områden;

4, Tillverkad i transparent keramik, som kan användas för synliga och infraröda linser, högtrycksgasurladdningslamprör, keramiska scintillatorer, observationsfönster för högtemperaturugnar etc.

5, Det kan användas som reaktionskärl, högtemperaturbeständigt material, eldfast material etc.

6, Som råmaterial eller tillsatser används de också i stor utsträckning i högtemperatur supraledande material, laserkristallmaterial, strukturkeramik, katalytiska material, dielektrisk keramik, högpresterande legeringar och andra områden.

Framställningsmetod för yttriumoxidpulver

Flytande fasfällningsmetoden används ofta för att framställa sällsynta jordartsmetalloxider, vilket huvudsakligen inkluderar oxalatfällningsmetoden, ammoniumbikarbonatfällningsmetoden, ureahydrolysmetoden och ammoniakfällningsmetoden. Dessutom är spraygranulering också en framställningsmetod som har varit mycket populär för närvarande. Saltfällningsmetoden

1. oxalatfällningsmetod

Den sällsynta jordartsmetalloxid som framställs med oxalatfällningsmetoden har fördelarna med hög kristallisationsgrad, god kristallform, snabb filtreringshastighet, lågt föroreningsinnehåll och enkel drift, vilket är en vanlig metod för att framställa högrena sällsynta jordartsmetalloxider i industriell produktion.

Ammoniumbikarbonatfällningsmetod

2. Ammoniumbikarbonatfällningsmetod

Ammoniumbikarbonat är ett billigt utfällningsmedel. Förr använde man ofta ammoniumbikarbonatutfällningsmetoden för att framställa blandade sällsynta jordartsmetallkarbonater från urlakningslösningar av sällsynta jordartsmetaller. För närvarande framställs sällsynta jordartsmetalloxider med ammoniumbikarbonatutfällningsmetoden inom industrin. Generellt sett går ammoniumbikarbonatutfällningsmetoden ut på att tillsätta ammoniumbikarbonat i fast form eller lösning till sällsynta jordartsmetallkloridlösningar vid en viss temperatur. Efter åldring, tvättning, torkning och bränning erhålls oxiden. På grund av det stora antalet bubblor som genereras under utfällningen av ammoniumbikarbonat och det instabila pH-värdet under utfällningsreaktionen är dock kärnbildningshastigheten snabb eller långsam, vilket inte bidrar till kristalltillväxten. För att erhålla en oxid med idealisk partikelstorlek och morfologi måste reaktionsförhållandena kontrolleras strikt.

3. Ureafällning

Urea-utfällningsmetoden används ofta vid framställning av sällsynt jordartsmetalloxid, vilket inte bara är billigt och enkelt att använda, utan också har potential att uppnå noggrann kontroll av prekursorkärnbildning och partikeltillväxt, så urea-utfällningsmetoden har väckt fler och fler människors gunst och lockat omfattande uppmärksamhet och forskning från många forskare för närvarande.

4. Spraygranulering

Spraygranuleringstekniken har fördelarna med hög automatisering, hög produktionseffektivitet och hög kvalitet på grönt pulver, så spraygranulering har blivit en vanligt förekommande pulvergranuleringsmetod.

Under senare år har förbrukningen av sällsynta jordartsmetaller inom traditionella områden inte förändrats i grunden, men dess tillämpning i nya material har ökat markant. Som ett nytt material är nano-Y₂O₃har ett bredare tillämpningsområde. Numera finns det många metoder för att framställa nano Y₂O₃material, som kan delas in i tre kategorier: vätskefasmetoden, gasfasmetoden och fastfasmetoden, bland vilka vätskefasmetoden är den mest använda. De är indelade i spraypyrolys, hydrotermisk syntes, mikroemulsion, sol-gel, förbränningssyntes och utfällning. Emellertid kommer de sfäroidiserade yttriumoxid-nanopartiklarna att ha högre specifik ytarea, ytenergi, bättre fluiditet och dispersitet, vilket är värt att fokusera på.