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粉体百科|氧化钇的性质、应用及制备


来源:中国粉体网   三昧

[导读]  氧化钇(Y2O3)是一种不溶于水和碱、溶于酸的白色稀土氧化物,典型的 C 型稀土倍半氧化物。

中国粉体网讯  氧化钇(Y2O3)是一种不溶于水和碱、溶于酸的白色稀土氧化物,典型的 C 型稀土倍半氧化物,是体心立方结构。


Y2O3 的晶体学参数表



Y2O3 的晶体结构图



氧化钇的物理化学性质


(1)摩尔质量是225.82g/mol,密度5.01g/cm3;

(2)熔点2410℃,沸点 4300℃,热稳定性好;

(3)物理和化学稳定性好,具有较好的耐腐蚀性;

(4)热导率高,在300K时热导率可达 27 W/(m⋅K),大约是钇铝石榴石(Y3Al5O12)晶体热导率的2倍,高热导率对其作为激光器工作介质非常有利;

(5)光学透明范围宽(0.29~8 μm),在可见光区理论透光率可达80%以上;

(6)声子能量低,拉曼光谱最强峰位于377cm-1,有利于降低无辐射跃迁几率,提高上转换发光效率;

(7)在2200℃以下,Y2O3为立方相,不存在双折射。在波长1050nm折射率为 1.89。在2200℃以上转变为六方相;

(8)Y2O3 能隙非常宽,高达5.5eV,掺杂的三价稀土发光离子的能级处于Y2O3 的价带和导带之间,在费米能级之上,从而形成分立发光中心;

(9)Y2O3 作为基质材料,可以容纳高浓度的三价稀土离子掺杂进入,并取代Y3+离子,而不引起其结构的变化。


氧化钇的主要用途

 

氧化钇因其介电常数高、耐热性好、抗腐蚀性强等一系列优良的物理性能,常作为功能添加材料,广泛地被应用于原子能、航空航天、荧光、电子、高技术

陶瓷等领域。



图片来源:网络


  • 作为荧光粉基质材料,应用于显示、照明和标记等领域;

  • 作为激光介质材料,制备成高光学性能的透明陶瓷,可作为激光工作介质实现室温激光输出;

  • 作为上转换发光基质材料,应用于红外探测、荧光标记等领域;

  • 制作成透明陶瓷,可用于可见和红外透镜、高压气体放电灯灯管、陶瓷闪烁体、高温炉观察窗等;

  • 可作为反应容器、耐高温材料、耐火材料等使用;

  • 作为原料或添加剂,在高温超导材料、激光晶体材料、结构陶瓷、催化材料、介电陶瓷、高性能合金等领域也有广泛的应用。


氧化钇粉体的制备方法


制备稀土氧化物常采用液相沉淀法,液相沉淀法主要包括草酸盐沉淀法、碳酸氢铵沉淀法、尿素水解法、氨水沉淀法。另外喷雾造粒法也是目前比较受到广

泛关注的制备方法。


草酸盐沉淀法

草酸盐沉淀法制备的稀土氧化物晶化程度高且晶型好、过滤速度快、杂质含量低、易于操作等优点,是工业生产中制备高纯度稀土氧化物的常用方法。


碳酸氢铵沉淀法

碳酸氢铵是一种廉价的沉淀剂,过去人们常利用碳酸氢铵沉淀法从稀土矿的浸出液中制备混合稀土碳酸盐。目前工业上采用碳酸氢铵沉淀法制备稀土氧化物。碳酸氢铵沉淀法一般是在一定温度下将碳酸氢铵固体或溶液加入氯化稀土溶液中,经陈化、洗涤、干燥、灼烧得到其氧化物,但是由于碳酸氢铵沉淀过程中产生大量的气泡,而且沉淀反应过程中pH值不恒定,形核速率或快或慢不利于晶体的长大,要想得到理想粒度和形貌的氧化物,必须严格控制反应条件。


尿素沉淀法

尿素沉淀法在于制备氧化稀土中的应用也十分普遍,不仅廉价,操作简单,而且尿素沉淀法很有可能实现对前驱体反应成核和颗粒生长的精确控制,从而尿素沉淀法越来越受到人们的青睐,目前引起了不少学者的广泛关注和研究。


喷雾造粒法

喷雾造粒技术因具有较高的自动化、较高的生产效率高以及坯粉质量高等优点,因此喷雾造粒法成为常用的粉体造粒法。


近年来稀土在传统领域中的消费基本没变化,而在新材料领域中的应用明显增加。纳米Y2O3 作为一种新型材料,具有更加广阔的应用领域。现今,制备纳米 Y2O3 材料的方法较多,主要分为三大类:液相法、气相法以及固相法,其中以液相法制备Y2O3应用最为广泛,又分为:喷雾热解、水热合成、微乳液、溶胶-凝胶、燃烧合成以及沉淀等。而纳米氧化钇球形化后,将具有更高的比表面积、表面能以及更好的流动性与分散性,值得重点研究。


参考资料:

李健.球形氧化钇的制备及表征

郭艳艳.稀土离子掺杂氧化钇陶瓷的制备与发光性质研究

薛丽燕.超声波与微波协同液相均匀沉淀法制备纳米球形氧化钇


(中国粉体网编辑整理/三昧)



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