Tính chất, ứng dụng và điều chế oxit yttri

Cấu trúc tinh thể của yttri oxit

Yttri oxit (Y₂O₃) là một oxit đất hiếm màu trắng không hòa tan trong nước và kiềm và hòa tan trong axit.Nó là một loại sesquioxide đất hiếm loại C điển hình với cấu trúc hình khối tập trung vào cơ thể.

Bảng thông số tinh thể của Y₂O₃

Sơ đồ cấu trúc tinh thể của Y₂O₃

Tính chất vật lý và hóa học của yttri oxit

(1) khối lượng mol là 225,82g/mol và mật độ là 5,01g/cm³;

(2) Điểm nóng chảy 2410oC, điểm sôi 4300oC, ổn định nhiệt tốt;

(3) Độ ổn định vật lý và hóa học tốt và khả năng chống ăn mòn tốt;

(4) Độ dẫn nhiệt cao, có thể đạt 27 W/(MK) ở 300K, gấp khoảng hai lần độ dẫn nhiệt của ngọc hồng lựu yttrium nhôm (Y₃Al₅O₁₂), rất có lợi cho việc sử dụng nó làm môi trường làm việc bằng laser;

(5) Phạm vi trong suốt quang học rộng (0,29 ~ 8μm) và độ truyền qua lý thuyết trong vùng khả kiến ​​có thể đạt hơn 80%;

(6) Năng lượng phonon thấp, đỉnh phổ Raman mạnh nhất nằm ở 377cm^-1, có lợi để giảm xác suất chuyển tiếp không bức xạ và cải thiện hiệu suất phát sáng chuyển đổi lên;

(7) Dưới 2200oC, Y₂O₃là pha lập phương không có lưỡng chiết.Chỉ số khúc xạ là 1,89 ở bước sóng 1050nm.Chuyển sang pha lục giác trên 2200oC;

(8) Khoảng cách năng lượng của Y₂O₃rất rộng, lên tới 5,5eV và mức năng lượng của các ion phát quang đất hiếm hóa trị ba pha tạp nằm giữa vùng hóa trị và vùng dẫn của Y₂O₃và trên mức năng lượng Fermi, do đó hình thành các trung tâm phát quang rời rạc.

(9)Y₂O₃, như một vật liệu nền, có thể chứa nồng độ cao của các ion đất hiếm hóa trị ba và thay thế Y³⁺ion mà không gây ra sự thay đổi cấu trúc.

Công dụng chính của yttrium oxit

Yttri oxit, như một vật liệu phụ gia chức năng, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực năng lượng nguyên tử, hàng không vũ trụ, huỳnh quang, điện tử, gốm sứ công nghệ cao, v.v. vì các đặc tính vật lý tuyệt vời của nó như hằng số điện môi cao, khả năng chịu nhiệt tốt và ăn mòn mạnh sức chống cự.

Nguồn hình ảnh: Mạng

1, Là vật liệu ma trận phốt pho, nó được sử dụng trong các lĩnh vực hiển thị, chiếu sáng và đánh dấu;

2, Là một vật liệu trung bình laser, có thể chuẩn bị gốm sứ trong suốt với hiệu suất quang học cao, có thể được sử dụng làm môi trường làm việc bằng laser để nhận ra đầu ra laser ở nhiệt độ phòng;

3,Là một vật liệu ma trận phát quang chuyển đổi lên, nó được sử dụng trong phát hiện hồng ngoại, ghi nhãn huỳnh quang và các lĩnh vực khác;

4, Được chế tạo thành gốm sứ trong suốt, có thể được sử dụng cho thấu kính nhìn thấy và hồng ngoại, ống đèn phóng khí áp suất cao, máy nhấp nháy gốm, cửa sổ quan sát lò nhiệt độ cao, v.v.

5, Nó có thể được sử dụng làm bình phản ứng, vật liệu chịu nhiệt độ cao, vật liệu chịu lửa, v.v.

6, Là nguyên liệu thô hoặc phụ gia, chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, vật liệu tinh thể laser, gốm kết cấu, vật liệu xúc tác, gốm điện môi, hợp kim hiệu suất cao và các lĩnh vực khác.

Phương pháp điều chế bột oxit yttri

Phương pháp kết tủa pha lỏng thường được sử dụng để điều chế các oxit đất hiếm, chủ yếu bao gồm phương pháp kết tủa oxalat, phương pháp kết tủa amoni bicarbonate, phương pháp thủy phân urê và phương pháp kết tủa amoniac.Ngoài ra, phun tạo hạt cũng là phương pháp bào chế được nhiều người quan tâm hiện nay.Phương pháp kết tủa muối

1. phương pháp kết tủa oxalat

Ôxít đất hiếm được điều chế bằng phương pháp kết tủa oxalat có ưu điểm là độ kết tinh cao, dạng tinh thể tốt, tốc độ lọc nhanh, hàm lượng tạp chất thấp và vận hành dễ dàng, là phương pháp phổ biến để điều chế ôxit đất hiếm có độ tinh khiết cao trong sản xuất công nghiệp.

Phương pháp kết tủa amoni bicarbonate

2. Phương pháp kết tủa amoni bicarbonate

Amoni bicarbonate là chất kết tủa rẻ tiền.Trước đây, người ta thường sử dụng phương pháp kết tủa amoni bicarbonate để điều chế hỗn hợp cacbonat đất hiếm từ dung dịch lọc quặng đất hiếm.Hiện nay, các oxit đất hiếm được điều chế bằng phương pháp kết tủa amoni bicarbonate trong công nghiệp.Nói chung, phương pháp kết tủa amoni bicarbonate là thêm chất rắn hoặc dung dịch amoni bicarbonate vào dung dịch clorua đất hiếm ở nhiệt độ nhất định, Sau khi lão hóa, rửa, sấy khô và đốt, thu được oxit.Tuy nhiên, do số lượng lớn bong bóng được tạo ra trong quá trình kết tủa amoni bicarbonate và giá trị pH không ổn định trong phản ứng kết tủa, tốc độ tạo mầm nhanh hay chậm, không có lợi cho sự phát triển của tinh thể.Để thu được oxit có kích thước và hình thái hạt lý tưởng, các điều kiện phản ứng phải được kiểm soát chặt chẽ.

3. Lượng mưa urê

Phương pháp kết tủa urê được sử dụng rộng rãi trong điều chế oxit đất hiếm, không chỉ rẻ và dễ vận hành mà còn có khả năng kiểm soát chính xác quá trình tạo mầm tiền chất và sự phát triển của hạt, vì vậy phương pháp kết tủa urê ngày càng thu hút nhiều người được ưa chuộng và thu hút sự quan tâm, nghiên cứu sâu rộng của nhiều học giả hiện nay.

4. Phun tạo hạt

Công nghệ tạo hạt phun có ưu điểm là tự động hóa cao, hiệu quả sản xuất cao và chất lượng bột xanh cao nên tạo hạt phun đã trở thành phương pháp tạo hạt bột được sử dụng phổ biến.

Trong những năm gần đây, việc tiêu thụ đất hiếm trong các lĩnh vực truyền thống về cơ bản không thay đổi nhưng việc ứng dụng nó vào các vật liệu mới lại tăng lên rõ rệt.Là một loại vật liệu mới, nano Y₂O₃có lĩnh vực ứng dụng rộng hơn.Hiện nay có rất nhiều phương pháp điều chế nano Y₂O₃vật liệu, có thể được chia thành ba loại: phương pháp pha lỏng, phương pháp pha khí và phương pháp pha rắn, trong đó phương pháp pha lỏng được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng được chia thành nhiệt phân phun, tổng hợp thủy nhiệt, vi nhũ tương, sol-gel, đốt cháy tổng hợp và kết tủa.Tuy nhiên, các hạt nano oxit yttrium hình cầu sẽ có diện tích bề mặt riêng, năng lượng bề mặt cao hơn, tính lưu động và độ phân tán tốt hơn, đây là điều đáng được tập trung vào.