Ütriumoksiidi omadused, kasutamine ja valmistamine

Ütriumoksiidi kristallstruktuur

Ütriumoksiid (Y₂O₃) on valge haruldaste muldmetallide oksiid, mis ei lahustu vees ja leelistes ning lahustub happes. See on tüüpiline C-tüüpi haruldaste muldmetallide seskvioksiid, millel on kehatsentreeritud kuubiline struktuur.

Y kristalli parameetrite tabel₂O₃

Y-i kristallstruktuuri diagramm₂O₃

Ütriumoksiidi füüsikalised ja keemilised omadused

(1) molaarmass on 225,82 g/mol ja tihedus on 5,01 g/cm³³;

(2) Sulamistemperatuur 2410℃keemistemperatuur 4300℃hea termiline stabiilsus;

(3) Hea füüsikaline ja keemiline stabiilsus ning hea korrosioonikindlus;

(4) Soojusjuhtivus on kõrge, ulatudes 300 K juures 27 W/(MK), mis on umbes kaks korda suurem kui ütriumalumiiniumgranaadil (Y₃Al₅O₁₂), mis on laseri töökeskkonnana kasutamisel väga kasulik;

(5) Optiline läbipaistvusvahemik on lai (0,29–8 μm) ja teoreetiline läbilaskvus nähtavas piirkonnas võib ulatuda üle 80%;

(6) Foononi energia on madal ja Ramani spektri tugevaim piik asub lainepikkusel 377 cm^-1, mis on kasulik mittekiirgusliku ülemineku tõenäosuse vähendamiseks ja üleskonversiooni valgustugevuse parandamiseks;

(7) Alla 2200℃, Jah₂O₃on kuubiline faas ilma kaksikmurdumiseta. Murdumisnäitaja on 1,89 lainepikkusel 1050 nm. Muutub kuusnurkseks faasiks üle 2200.℃;

(8) Y energiavahe₂O₃on väga lai, kuni 5,5 eV, ja legeeritud kolmevalentsete haruldaste muldmetallide luminestsents-ioonide energiatase jääb Y valentsitsooni ja juhtivustsooni vahele.₂O₃ja Fermi energiatasemest kõrgemal, moodustades seega diskreetsed luminestsentskeskused.

(9)Y₂O₃maatriksmaterjalina mahutab see suure kontsentratsiooniga kolmevalentseid haruldaste muldmetallide ioone ja asendab Y³⁺ioonid ilma struktuurimuutusi põhjustamata.

Ütriumoksiidi peamised kasutusalad

Ütriumoksiidi funktsionaalse lisandmaterjalina kasutatakse laialdaselt aatomienergia, lennunduse, fluorestsentsi, elektroonika, kõrgtehnoloogilise keraamika jms valdkondades tänu oma suurepärastele füüsikalistele omadustele, nagu kõrge dielektriline konstant, hea kuumakindlus ja tugev korrosioonikindlus.

Pildi allikas: Võrgustik

1, fosformaatriksmaterjalina kasutatakse seda kuvamise, valgustuse ja märgistamise valdkonnas;

2, Lasermaterjalina saab valmistada läbipaistvat, suure optilise jõudlusega keraamikat, mida saab kasutada laseri töökeskkonnana toatemperatuuril laseri väljundi saavutamiseks;

3, üleskonversioonilise luminestsentsmaatriksimaterjalina kasutatakse seda infrapunatuvastuses, fluorestsentsmärgistuses ja muudes valdkondades;

4, valmistatud läbipaistvast keraamikast, mida saab kasutada nähtavate ja infrapunaste läätsede, kõrgsurve gaaslahenduslampide, keraamiliste stsintillaatorite, kõrgtemperatuuriliste ahjude vaatlusakende jms jaoks

5, seda saab kasutada reaktsioonianumana, kõrge temperatuurikindla materjalina, tulekindla materjalina jne.

6, Toorainena või lisandina kasutatakse neid laialdaselt ka kõrge temperatuuriga ülijuhtivates materjalides, laserkristallmaterjalides, struktuurkeraamikas, katalüütilistes materjalides, dielektrilises keraamikas, kõrgjõudlusega sulamites ja muudes valdkondades.

Ütriumoksiidi pulbri valmistamismeetod

Haruldaste muldmetallide oksiidide valmistamiseks kasutatakse sageli vedelfaasi sadestamise meetodit, mis hõlmab peamiselt oksalaadi sadestamise meetodit, ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamise meetodit, karbamiidi hüdrolüüsi meetodit ja ammoniaagiga sadestamise meetodit. Lisaks on pihustusgranuleerimine samuti üks valmistamismeetod, mis on praegu laialdaselt tähelepanu pälvinud. Soola sadestamise meetod

1. oksalaadi sadestamise meetod

Oksalaatide sadestamise meetodil valmistatud haruldaste muldmetallide oksiidil on eelised kõrge kristallisatsiooniastme, hea kristallilise vormi, kiire filtreerimiskiiruse, madala lisandite sisalduse ja lihtsa käsitsemise poolest, mis on tööstuslikus tootmises levinud meetod kõrge puhtusastmega haruldaste muldmetallide oksiidi valmistamiseks.

Ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamise meetod

2. Ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamise meetod

Ammooniumvesinikkarbonaat on odav sadestaja. Varem kasutati haruldaste muldmetallide maagi leostuslahusest segatud haruldaste muldmetallide karbonaadi valmistamiseks sageli ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamismeetodit. Praegu valmistatakse tööstuses haruldaste muldmetallide oksiide ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamismeetodil. Üldiselt on ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamismeetodiks ammooniumvesinikkarbonaadi tahke aine või lahuse lisamine haruldaste muldmetallide kloriidi lahusesse teatud temperatuuril. Pärast vanandamist, pesemist, kuivatamist ja põletamist saadakse oksiid. Kuid ammooniumvesinikkarbonaadi sadestamisel tekkivate suure hulga mullide ja sadestamisreaktsiooni ajal ebastabiilse pH väärtuse tõttu on tuumastumiskiirus kiire või aeglane, mis ei soodusta kristallide kasvu. Ideaalse osakeste suuruse ja morfoloogiaga oksiidi saamiseks tuleb reaktsioonitingimusi rangelt kontrollida.

3. Karbamiidi sadestumine

Karbamiidi sadestamise meetodit kasutatakse laialdaselt haruldaste muldmetallide oksiidi valmistamisel, mis pole mitte ainult odav ja hõlpsasti kasutatav, vaid sellel on ka potentsiaal saavutada täpne kontroll prekursori tuumastumise ja osakeste kasvu üle, seega on karbamiidi sadestamise meetod äratanud üha enam inimeste poolehoidu ning pälvinud paljude teadlaste ulatuslikku tähelepanu ja uurimistööd. Praegu.

4. Pihustusgranuleerimine

Pihustusgranuleerimise tehnoloogial on eelised kõrge automatiseerituse, kõrge tootmistõhususe ja rohelise pulbri kõrge kvaliteedi poolest, mistõttu on pihustusgranuleerimisest saanud laialdaselt kasutatav pulbri granuleerimise meetod.

Viimastel aastatel pole haruldaste muldmetallide tarbimine traditsioonilistes valdkondades põhimõtteliselt muutunud, kuid nende kasutamine uutes materjalides on märgatavalt suurenenud. Uue materjalina on nano Y₂O₃on laiem rakendusala. Tänapäeval on nano-Y valmistamiseks palju meetodeid.₂O₃materjalid, mida saab jagada kolme kategooriasse: vedelfaasimeetod, gaasifaasimeetod ja tahkefaasimeetod, millest vedelfaasimeetod on kõige laialdasemalt kasutatav. Need jagunevad pihustuspürolüüsiks, hüdrotermiliseks sünteesiks, mikroemulsiooniks, sool-geeliks, põlemissünteesiks ja sadestamiseks. Sferoidiseeritud ütriumoksiidi nanoosakestel on aga suurem eripind, pinnaenergia, parem voolavus ja dispersioon, millele tasub keskenduda.