خواص، کاربرد و تهیه اکسید ایتریم

ساختار کریستالی اکسید ایتریم

اکسید ایتریوم (Y₂O₃) یک اکسید خاکی کمیاب سفید نامحلول در آب و قلیایی و محلول در اسید است. این یک نوع سیسکوی اکسید خاکی کمیاب نوع C با ساختار مکعبی در مرکز بدن است.

جدول پارامتر کریستال Y₂O₃

نمودار ساختار کریستالی Y₂O₃

خواص فیزیکی و شیمیایی اکسید ایتریم

(1) جرم مولی 225.82g/mol و چگالی آن 5.01g/cm است.³;

(2) نقطه ذوب 2410℃نقطه جوش 4300℃پایداری حرارتی خوب؛

(3) پایداری فیزیکی و شیمیایی خوب و مقاومت در برابر خوردگی خوب؛

(4) رسانایی حرارتی بالا است، که می تواند به 27 W/(MK) در 300K برسد، که حدود دو برابر رسانایی حرارتی گارنت آلومینیوم ایتریوم است (Y₃Al₅O₁₂) که برای استفاده از آن به عنوان محیط کار لیزر بسیار مفید است.

(5) محدوده شفافیت نوری گسترده است (0.29 ~ 8μm)، و انتقال نظری در ناحیه مرئی می تواند به بیش از 80٪ برسد.

(6) انرژی فونون کم است و قوی ترین قله طیف رامان در 377 سانتی متر قرار دارد.^-1، که برای کاهش احتمال انتقال غیر تشعشعی و بهبود بازده نوری با تبدیل بالا مفید است.

(7) زیر 2200℃، ی₂O₃یک فاز مکعبی بدون شکست دوگانه است. ضریب شکست 1.89 در طول موج 1050 نانومتر است. تبدیل به فاز شش ضلعی بالای 2200℃;

(8) شکاف انرژی Y₂O₃بسیار گسترده است، تا 5.5eV، و سطح انرژی یون‌های نورانی سه ظرفیتی خاکی کمیاب دوپ شده بین باند ظرفیت و نوار هدایت Y است.₂O₃و بالاتر از سطح انرژی فرمی، در نتیجه مراکز شب تاب گسسته را تشکیل می دهند.

(9) Y₂O₃به عنوان یک ماده ماتریس، می تواند غلظت بالایی از یون های خاکی کمیاب سه ظرفیتی را در خود جای دهد و جایگزین Y شود.³⁺یون ها بدون ایجاد تغییرات ساختاری.

کاربردهای اصلی اکسید ایتریم

اکسید ایتریوم، به عنوان یک ماده افزودنی کاربردی، به دلیل خواص فیزیکی عالی مانند ثابت دی الکتریک بالا، مقاومت حرارتی خوب و خوردگی قوی، به طور گسترده در زمینه های انرژی اتمی، هوا فضا، فلورسانس، الکترونیک، سرامیک های با تکنولوژی بالا و غیره استفاده می شود. مقاومت

منبع تصویر: شبکه

1، به عنوان ماده ماتریس فسفر، در زمینه های نمایش، نورپردازی و علامت گذاری استفاده می شود.

2، به عنوان یک ماده متوسط ​​لیزری، می توان سرامیک های شفاف با عملکرد نوری بالا تهیه کرد که می تواند به عنوان یک رسانه کار لیزر برای تحقق خروجی لیزر دمای اتاق استفاده شود.

3، به عنوان یک ماده ماتریس درخشان با تبدیل بالا، در تشخیص مادون قرمز، برچسب زدن فلورسانس و سایر زمینه ها استفاده می شود.

4، ساخته شده به سرامیک شفاف، که می تواند برای لنزهای مرئی و مادون قرمز، لوله های لامپ تخلیه گاز فشار بالا، سوسوزن های سرامیکی، پنجره های مشاهده کوره با دمای بالا و غیره استفاده شود.

5، می توان آن را به عنوان ظرف واکنش، مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا، مواد نسوز و غیره استفاده کرد.

6، به عنوان مواد خام یا مواد افزودنی، آنها همچنین به طور گسترده در مواد ابررسانا با دمای بالا، مواد کریستال لیزری، سرامیک های ساختاری، مواد کاتالیزوری، سرامیک دی الکتریک، آلیاژهای با عملکرد بالا و سایر زمینه ها استفاده می شوند.

روش تهیه پودر اکسید ایتریم

روش بارش فاز مایع اغلب برای تهیه اکسیدهای خاکی کمیاب استفاده می شود که عمدتاً شامل روش بارش اگزالات، روش بارش بی کربنات آمونیوم، روش هیدرولیز اوره و روش بارش آمونیاک است. علاوه بر این، دانه بندی اسپری نیز یک روش آماده سازی است که در حال حاضر به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است. روش بارش نمک

1. روش بارش اگزالات

اکسید خاکی کمیاب تهیه شده به روش بارش اگزالات دارای مزایای درجه تبلور بالا، شکل کریستالی خوب، سرعت فیلتراسیون سریع، محتوای ناخالصی کم و عملکرد آسان است که روشی متداول برای تهیه اکسید خاکی کمیاب با خلوص بالا در تولیدات صنعتی است.

روش رسوب بی کربنات آمونیوم

2. روش رسوب بی کربنات آمونیوم

بی کربنات آمونیوم یک رسوب دهنده ارزان است. در گذشته، مردم اغلب از روش رسوب بی کربنات آمونیوم برای تهیه کربنات خاکی کمیاب مخلوط از محلول شستشوی سنگ معدن خاکی کمیاب استفاده می کردند. در حال حاضر اکسیدهای خاکی کمیاب به روش رسوب بی کربنات آمونیوم در صنعت تهیه می شوند. به طور کلی، روش رسوب بی کربنات آمونیوم به این صورت است که جامد یا محلول بی کربنات آمونیوم را به محلول کلرید خاکی کمیاب در دمای معین اضافه می کنند، پس از پیری، شستشو، خشک کردن و سوزاندن، اکسید به دست می آید. با این حال، به دلیل تعداد زیاد حباب‌های تولید شده در طی رسوب بی کربنات آمونیوم و مقدار pH ناپایدار در طی واکنش بارش، سرعت هسته‌زایی سریع یا آهسته است که برای رشد کریستال مناسب نیست. برای به دست آوردن اکسید با اندازه ذرات و مورفولوژی ایده آل، شرایط واکنش باید به شدت کنترل شود.

3. بارش اوره

روش بارش اوره به طور گسترده ای در تهیه اکسید خاکی کمیاب استفاده می شود که نه تنها ارزان و آسان است، بلکه پتانسیل کنترل دقیق هسته سازی پیش ساز و رشد ذرات را نیز دارد، بنابراین روش بارش اوره توجه افراد بیشتری را به خود جلب کرده است. در حال حاضر مورد توجه و تحقیقات گسترده بسیاری از محققان قرار گرفته است.

4. اسپری دانه بندی

فن آوری دانه بندی اسپری دارای مزایای اتوماسیون بالا، راندمان تولید بالا و کیفیت بالای پودر سبز است، بنابراین دانه بندی اسپری به یک روش دانه بندی پودر رایج تبدیل شده است.

در سال های اخیر، مصرف خاک کمیاب در مزارع سنتی اساساً تغییر نکرده است، اما کاربرد آن در مواد جدید آشکارا افزایش یافته است. به عنوان یک ماده جدید، نانو Y₂O₃زمینه کاربرد وسیع تری دارد. امروزه روش های زیادی برای تهیه نانو Y وجود دارد₂O₃موادی که می توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد: روش فاز مایع، روش فاز گاز و روش فاز جامد که در این میان روش فاز مایع پرکاربردترین است. سنتز و رسوب با این حال، نانوذرات اکسید ایتریوم کروی شده دارای سطح ویژه، انرژی سطح، سیالیت و پراکندگی بهتری خواهند بود که ارزش تمرکز روی آن‌ها را دارد.