מאפיינים, יישום והכנה של תחמוצת איטריום

מבנה גבישי של תחמוצת איטריום

תחמוצת איטריום (Y₂O₃) הוא תחמוצת אדמה נדירה לבנה בלתי מסיס במים ובאלקלי ומסיס בחומצה. זהו ססקוויאוקסיד טיפוסי מסוג C של אדמה נדירה עם מבנה מעוקב במרכז הגוף.

טבלת פרמטרים קריסטל של Y₂O₃

תרשים מבנה גביש של Y₂O₃

תכונות פיזיקליות וכימיות של תחמוצת איטריום

(1) המסה המולרית היא 225.82 גרם/מול והצפיפות היא 5.01 גרם/ס"מ³;

(2) נקודת התכה 2410℃, נקודת רתיחה 4300℃, יציבות תרמית טובה;

(3) יציבות פיזית וכימית טובה ועמידות בפני קורוזיה טובה;

(4) המוליכות התרמית גבוהה, שיכולה להגיע ל-27 W/(MK) ב-300K, שזה בערך פי שניים מהמוליכות התרמית של נופך אלומיניום איטריום (Y₃Al₅O₁₂), שמועיל מאוד לשימוש בו כמדיום עבודה בלייזר;

(5) טווח השקיפות האופטית הוא רחב (0.29 ~ 8μm), והשידור התיאורטי באזור הנראה יכול להגיע ליותר מ-80%;

(6) אנרגיית הפונונים נמוכה, והשיא החזק ביותר של ספקטרום רמאן ממוקם ב-377 ס"מ^-1, אשר מועיל כדי להפחית את ההסתברות למעבר לא קרינתי ולשפר את יעילות האור בהמרה למעלה;

(7) מתחת ל-2200℃, י₂O₃הוא שלב מעוקב ללא שבירה דו-פעמית. מקדם השבירה הוא 1.89 באורך גל של 1050nm. הפיכה לשלב משושה מעל 2200℃;

(8) פער האנרגיה של Y₂O₃הוא רחב מאוד, עד 5.5eV, ורמת האנרגיה של יונים זוהרים תלת-ערכיים מסוממים של אדמה נדירה נמצאת בין פס הערכיות לפס ההולכה של Y₂O₃ומעל רמת האנרגיה של פרמי, ובכך יוצרים מרכזי זוהר נפרדים.

(9) י₂O₃, כחומר מטריקס, יכול להכיל ריכוז גבוה של יוני אדמה נדירים משולשים ולהחליף את Y³⁺יונים מבלי לגרום לשינויים מבניים.

שימושים עיקריים של תחמוצת איטריום

תחמוצת איטריום, כחומר תוסף פונקציונלי, נמצא בשימוש נרחב בתחומי האנרגיה האטומית, התעופה והחלל, הקרינה, האלקטרוניקה, קרמיקה היי-טק וכן הלאה בגלל תכונותיו הפיזיקליות המצוינות כמו קבוע דיאלקטרי גבוה, עמידות בחום טובה וקורוזיה חזקה. הִתנַגְדוּת.

מקור תמונה: רשת

1, כחומר מטריצת זרחן, הוא משמש בתחומי תצוגה, תאורה וסימון;

2, כחומר לייזר בינוני, ניתן להכין קרמיקה שקופה עם ביצועים אופטיים גבוהים, שיכולה לשמש כמדיום עבודה לייזר למימוש פלט לייזר בטמפרטורת החדר;

3, כחומר מטריצת זוהר להמרה מעלה, הוא משמש בזיהוי אינפרא אדום, תיוג פלואורסצנטי ושדות אחרים;

4, עשוי לקרמיקה שקופה, היכולה לשמש לעדשות גלויות ואינפרא אדום, צינורות מנורות פריקת גז בלחץ גבוה, נצנוצים קרמיים, חלונות תצפית בתנור בטמפרטורה גבוהה וכו'

5, זה יכול לשמש ככלי תגובה, חומר עמיד בטמפרטורה גבוהה, חומר עקשן וכו '.

6, כחומרי גלם או תוספים, הם נמצאים בשימוש נרחב גם בחומרים מוליכים בטמפרטורה גבוהה, חומרי גביש לייזר, קרמיקה מבנית, חומרים קטליטיים, קרמיקה דיאלקטרית, סגסוגות בעלות ביצועים גבוהים ותחומים אחרים.

שיטת הכנה של אבקת תחמוצת איטריום

שיטת משקעים בשלב נוזלי משמשת לעתים קרובות להכנת תחמוצות אדמה נדירות, הכוללת בעיקר שיטת משקעים אוקסלט, שיטת משקעים אמוניום ביקרבונט, שיטת הידרוליזה של אוריאה ושיטת משקעים אמוניה. בנוסף, גרגירי תרסיס היא גם שיטת הכנה שקיימת כיום דאגה נרחבת. שיטת משקעי מלח

1. שיטת משקעים אוקסלט

לתחמוצת האדמה הנדירה שהוכנה בשיטת משקעי אוקסלט יש את היתרונות של דרגת התגבשות גבוהה, צורת גביש טובה, מהירות סינון מהירה, תכולת זיהומים נמוכה ותפעול קל, שהיא שיטה נפוצה להכנת תחמוצת אדמה נדירה בטוהר גבוה בייצור תעשייתי.

שיטת משקעים אמוניום ביקרבונט

2. שיטת משקעים אמוניום ביקרבונט

אמוניום ביקרבונט הוא משקע זול. בעבר, אנשים השתמשו לעתים קרובות בשיטת משקעים של אמוניום ביקרבונט להכנת פחמת אדמה נדירה מעורבת מתמיסת שטיפה של עפרות אדמה נדירות. כיום, תחמוצות אדמה נדירות מוכנות בשיטת משקעים אמוניום ביקרבונט בתעשייה. בדרך כלל, שיטת משקעים אמוניום ביקרבונט היא להוסיף אמוניום ביקרבונט מוצק או תמיסה לתמיסת כלוריד של אדמה נדירה בטמפרטורה מסוימת, לאחר יישון, כביסה, ייבוש ושריפה, מתקבלת התחמוצת. עם זאת, בשל מספר הבועות הגדול שנוצר במהלך המשקעים של אמוניום ביקרבונט וערך ה-pH הבלתי יציב במהלך תגובת המשקעים, קצב הגרעין מהיר או איטי, דבר שאינו תורם לצמיחת הגביש. על מנת להשיג את התחמוצת עם גודל החלקיקים והמורפולוגיה האידיאליים, יש לשלוט בקפדנות על תנאי התגובה.

3. משקעי אוריאה

שיטת משקעי אוריאה נמצאת בשימוש נרחב בהכנת תחמוצת אדמה נדירה, שהיא לא רק זולה וקלה לתפעול, אלא גם בעלת פוטנציאל להשיג שליטה מדויקת על גרעין מבשר וצמיחת חלקיקים, כך ששיטת משקעי אוריאה משכה יותר ויותר אנשים. לטובת ומשך תשומת לב ומחקר נרחבים מחוקרים רבים כיום.

4. ספריי גרנולציה

לטכנולוגיית גרגיר תרסיס יש את היתרונות של אוטומציה גבוהה, יעילות ייצור גבוהה ואיכות גבוהה של אבקה ירוקה, ולכן גרגיר ריסוס הפך לשיטת גרגיר אבקה נפוצה.

בשנים האחרונות, הצריכה של אדמה נדירה בתחומים מסורתיים לא השתנתה באופן בסיסי, אך היישום שלה בחומרים חדשים גדל כמובן. כחומר חדש, ננו Y₂O₃יש תחום יישום רחב יותר. כיום, ישנן שיטות רבות להכנת ננו Y₂O₃חומרים, שניתן לחלק לשלוש קטגוריות: שיטת פאזה נוזלית, שיטת פאזה גז ושיטת פאזה מוצקה, שביניהם שיטת פאזה נוזלית היא הנפוצה ביותר. הם מחולקים לפירוליזה בתרסיס, סינתזה הידרותרמית, מיקרו אמולסיה, סול-ג'ל, בעירה סינתזה ומשקעים. עם זאת, לננו-חלקיקי תחמוצת האיטריום הכדוריים יהיו שטח פנים ספציפי גבוה יותר, אנרגיית פני השטח, נזילות ופיזור טובים יותר, שכדאי להתמקד בהם.