Eigenschaften, Anwendung und Herstellung von Yttriumoxid

Kristallstruktur von Yttriumoxid

Yttriumoxid (Y₂O₃) ist ein weißes Seltenerdoxid, das in Wasser und Alkali unlöslich und in Säure löslich ist. Es handelt sich um ein typisches Seltenerdsesquioxid vom C-Typ mit kubisch-raumzentrierter Struktur.

Kristallparametertabelle von Y₂O₃

Kristallstrukturdiagramm von Y₂O₃

Physikalische und chemische Eigenschaften von Yttriumoxid

(1) Die Molmasse beträgt 225,82 g/mol und die Dichte beträgt 5,01 g/cm³;

(2) Schmelzpunkt 2410℃, Siedepunkt 4300℃, gute thermische Stabilität;

(3) Gute physikalische und chemische Stabilität und gute Korrosionsbeständigkeit;

(4) Die Wärmeleitfähigkeit ist hoch und kann bei 300 K 27 W/(MK) erreichen, was etwa dem Doppelten der Wärmeleitfähigkeit von Yttrium-Aluminium-Granat (Y) entspricht₃Al₅O₁₂), was für seine Verwendung als Laserarbeitsmedium sehr vorteilhaft ist;

(5) Der optische Transparenzbereich ist breit (0,29 bis 8 μm) und die theoretische Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich kann mehr als 80 % erreichen;

(6) Die Phononenenergie ist niedrig und der stärkste Peak des Raman-Spektrums liegt bei 377 cm^-1, was vorteilhaft ist, um die Wahrscheinlichkeit eines strahlungslosen Übergangs zu verringern und die Lichtausbeute der Aufwärtskonvertierung zu verbessern;

(7) Unter 2200℃, Y₂O₃ist eine kubische Phase ohne Doppelbrechung. Der Brechungsindex beträgt 1,89 bei der Wellenlänge von 1050 nm. Über 2200 geht es in die hexagonale Phase über℃;

(8) Die Energielücke von Y₂O₃ist sehr breit, bis zu 5,5 eV, und das Energieniveau dotierter dreiwertiger Seltenerd-Lumineszenzionen liegt zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband von Y₂O₃und über dem Fermi-Energieniveau und bilden so diskrete Lumineszenzzentren.

(9)Y₂O₃Als Matrixmaterial kann es eine hohe Konzentration an dreiwertigen Seltenerdionen aufnehmen und Y ersetzen³⁺Ionen ohne strukturelle Veränderungen hervorzurufen.

Hauptanwendungen von Yttriumoxid

Yttriumoxid als funktionelles Zusatzmaterial wird aufgrund seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften wie hoher Dielektrizitätskonstante, guter Wärmebeständigkeit und starker Korrosion häufig in den Bereichen Atomenergie, Luft- und Raumfahrt, Fluoreszenz, Elektronik, High-Tech-Keramik usw. verwendet Widerstand.

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1, Als Phosphormatrixmaterial wird es in den Bereichen Anzeige, Beleuchtung und Markierung verwendet;

2. Als Lasermediummaterial können transparente Keramiken mit hoher optischer Leistung hergestellt werden, die als Laserarbeitsmedium zur Realisierung einer Laserleistung bei Raumtemperatur verwendet werden können.

3, Als Up-Conversion-Lumineszenzmatrixmaterial wird es in der Infrarotdetektion, Fluoreszenzmarkierung und anderen Bereichen verwendet;

4, Hergestellt zu transparenter Keramik, die für sichtbare und infrarote Linsen, Hochdruck-Gasentladungslampenröhren, Keramikszintillatoren, Hochtemperaturofen-Beobachtungsfenster usw. verwendet werden kann

5, Es kann als Reaktionsgefäß, hochtemperaturbeständiges Material, feuerfestes Material usw. verwendet werden.

6, Als Rohstoffe oder Zusatzstoffe werden sie auch häufig in supraleitenden Hochtemperaturmaterialien, Laserkristallmaterialien, Strukturkeramik, katalytischen Materialien, dielektrischen Keramiken, Hochleistungslegierungen und anderen Bereichen verwendet.

Herstellungsverfahren für Yttriumoxidpulver

Zur Herstellung von Seltenerdoxiden wird häufig die Flüssigphasen-Fällungsmethode verwendet, zu der hauptsächlich die Oxalat-Fällungsmethode, die Ammoniumbicarbonat-Fällungsmethode, die Harnstoffhydrolysemethode und die Ammoniak-Fällungsmethode gehören. Darüber hinaus ist die Sprühgranulierung auch eine Herstellungsmethode, die derzeit große Beachtung findet. Salzfällungsmethode

1. Oxalat-Fällungsmethode

Das durch die Oxalat-Fällungsmethode hergestellte Seltenerdoxid weist die Vorteile eines hohen Kristallisationsgrads, einer guten Kristallform, einer schnellen Filtrationsgeschwindigkeit, eines geringen Verunreinigungsgehalts und einer einfachen Bedienung auf, was eine gängige Methode zur Herstellung hochreiner Seltenerdoxide in der industriellen Produktion ist.

Methode zur Fällung von Ammoniumbicarbonat

2. Ammoniumbicarbonat-Fällungsmethode

Ammoniumbicarbonat ist ein günstiges Fällungsmittel. In der Vergangenheit wurde häufig die Ammoniumbicarbonat-Fällungsmethode verwendet, um gemischtes Seltenerdcarbonat aus der Laugungslösung von Seltenerdmetallerzen herzustellen. Derzeit werden Seltenerdoxide in der Industrie durch die Ammoniumbicarbonat-Fällungsmethode hergestellt. Im Allgemeinen besteht die Methode zur Fällung von Ammoniumbicarbonat darin, Ammoniumbicarbonat-Feststoff oder -Lösung bei einer bestimmten Temperatur in eine Seltenerdchloridlösung zu geben. Nach Alterung, Waschen, Trocknen und Brennen wird das Oxid erhalten. Aufgrund der großen Anzahl von Blasen, die bei der Fällung von Ammoniumbicarbonat entstehen, und des instabilen pH-Werts während der Fällungsreaktion ist die Keimbildungsrate jedoch schnell oder langsam, was dem Kristallwachstum nicht förderlich ist. Um das Oxid mit idealer Partikelgröße und Morphologie zu erhalten, müssen die Reaktionsbedingungen streng kontrolliert werden.

3. Harnstoffausfällung

Die Harnstoff-Fällungsmethode wird häufig bei der Herstellung von Seltenerdoxiden eingesetzt, da sie nicht nur kostengünstig und einfach zu handhaben ist, sondern auch das Potenzial hat, eine genaue Kontrolle der Vorläuferkeimbildung und des Partikelwachstums zu erreichen, sodass die Harnstoff-Fällungsmethode immer mehr Menschen anzieht Es erfreute sich großer Beliebtheit und erregte derzeit bei vielen Gelehrten große Aufmerksamkeit und Forschung.

4. Sprühgranulierung

Die Sprühgranulationstechnologie bietet die Vorteile einer hohen Automatisierung, einer hohen Produktionseffizienz und einer hohen Qualität des grünen Pulvers, weshalb sich die Sprühgranulierung zu einer häufig verwendeten Pulvergranulierungsmethode entwickelt hat.

In den letzten Jahren hat sich der Verbrauch seltener Erden in traditionellen Bereichen nicht grundlegend verändert, aber ihre Verwendung in neuen Materialien hat offensichtlich zugenommen. Als neues Material ist Nano Y₂O₃hat ein breiteres Anwendungsfeld. Heutzutage gibt es viele Methoden zur Herstellung von Nano-Y₂O₃Materialien, die in drei Kategorien unterteilt werden können: Flüssigphasenmethode, Gasphasenmethode und Festphasenmethode, unter denen die Flüssigphasenmethode am weitesten verbreitet ist. Sie werden in Sprühpyrolyse, hydrothermale Synthese, Mikroemulsion, Sol-Gel und Verbrennung unterteilt Synthese und Fällung. Die sphäroidisierten Yttriumoxid-Nanopartikel weisen jedoch eine höhere spezifische Oberfläche, Oberflächenenergie sowie eine bessere Fließfähigkeit und Dispersität auf, worauf es sich zu konzentrieren lohnt.