Propiedades, aplicaciones y preparación del óxido de itrio

Estructura cristalina del óxido de itrio

Óxido de itrio (Y₂O₃) es un óxido blanco de tierras raras, insoluble en agua y álcalis, y soluble en ácido. Es un sesquióxido típico de tierras raras de tipo C con estructura cúbica centrada en el cuerpo.

Tabla de parámetros de cristal de Y₂O₃

Diagrama de la estructura cristalina de Y₂O₃

Propiedades físicas y químicas del óxido de itrio

(1) la masa molar es 225,82 g/mol y la densidad es 5,01 g/cm³;

(2) Punto de fusión 2410°C, punto de ebullición 4300°C, buena estabilidad térmica;

(3) Buena estabilidad física y química y buena resistencia a la corrosión;

(4) La conductividad térmica es alta, pudiendo alcanzar 27 W/(MK) a 300 K, que es aproximadamente el doble de la conductividad térmica del granate de itrio y aluminio (Y₃Al₅O₁₂), lo que resulta muy beneficioso para su uso como medio de trabajo láser;

(5) El rango de transparencia óptica es amplio (0,29~8 μm) y la transmitancia teórica en la región visible puede alcanzar más del 80%;

(6) La energía del fonón es baja y el pico más fuerte del espectro Raman se encuentra a 377 cm.^-1, lo que resulta beneficioso para reducir la probabilidad de transición no radiativa y mejorar la eficiencia luminosa de conversión ascendente;

(7) Menos de 2200°C, Y₂O₃Es una fase cúbica sin birrefringencia. El índice de refracción es de 1,89 a la longitud de onda de 1050 nm. Se transforma en fase hexagonal por encima de 2200 nm.°C;

(8) La brecha energética de Y₂O₃es muy amplio, hasta 5,5 eV, y el nivel de energía de los iones luminiscentes de tierras raras trivalentes dopados está entre la banda de valencia y la banda de conducción de Y₂O₃y por encima del nivel de energía de Fermi, formando así centros luminiscentes discretos.

(9)Y₂O₃, como material de matriz, puede alojar una alta concentración de iones de tierras raras trivalentes y reemplazar Y³⁺iones sin provocar cambios estructurales.

Principales usos del óxido de itrio

El óxido de itrio, como material aditivo funcional, se usa ampliamente en los campos de la energía atómica, aeroespacial, fluorescencia, electrónica, cerámica de alta tecnología, etc., debido a sus excelentes propiedades físicas, como alta constante dieléctrica, buena resistencia al calor y fuerte resistencia a la corrosión.

Fuente de la imagen: Red

1. Como material de matriz de fósforo, se utiliza en los campos de exhibición, iluminación y marcado;

2. Como material medio para láser, se puede preparar cerámica transparente con alto rendimiento óptico, que se puede utilizar como medio de trabajo láser para lograr una salida láser a temperatura ambiente;

3. Como material de matriz luminiscente de conversión ascendente, se utiliza en detección de infrarrojos, etiquetado de fluorescencia y otros campos;

4. Fabricado en cerámica transparente, que se puede utilizar para lentes visibles e infrarrojas, tubos de lámparas de descarga de gas de alta presión, centelleadores cerámicos, ventanas de observación de hornos de alta temperatura, etc.

5. Se puede utilizar como recipiente de reacción, material resistente a altas temperaturas, material refractario, etc.

6. Como materias primas o aditivos, también se utilizan ampliamente en materiales superconductores de alta temperatura, materiales de cristal láser, cerámicas estructurales, materiales catalíticos, cerámicas dieléctricas, aleaciones de alto rendimiento y otros campos.

Método de preparación de polvo de óxido de itrio

El método de precipitación en fase líquida se utiliza a menudo para preparar óxidos de tierras raras, e incluye principalmente el método de precipitación de oxalato, el método de precipitación de bicarbonato de amonio, el método de hidrólisis de urea y el método de precipitación de amoníaco. Además, la granulación por aspersión es un método de preparación de amplio interés en la actualidad. Método de precipitación de sales.

1. método de precipitación de oxalato

El óxido de tierras raras preparado por el método de precipitación de oxalato tiene las ventajas de un alto grado de cristalización, buena forma de cristal, rápida velocidad de filtración, bajo contenido de impurezas y fácil operación, que es un método común para preparar óxido de tierras raras de alta pureza en la producción industrial.

Método de precipitación con bicarbonato de amonio

2. Método de precipitación con bicarbonato de amonio

El bicarbonato de amonio es un precipitante económico. Anteriormente, se utilizaba con frecuencia el método de precipitación con bicarbonato de amonio para preparar carbonato mixto de tierras raras a partir de la solución de lixiviación de minerales de tierras raras. Actualmente, los óxidos de tierras raras se preparan industrialmente mediante este método. Generalmente, este método consiste en añadir bicarbonato de amonio sólido o en solución a una solución de cloruro de tierras raras a una temperatura determinada. Tras el envejecimiento, el lavado, el secado y la combustión, se obtiene el óxido. Sin embargo, debido a la gran cantidad de burbujas generadas durante la precipitación del bicarbonato de amonio y al inestable valor de pH durante la reacción, la velocidad de nucleación puede ser rápida o lenta, lo que dificulta el crecimiento de los cristales. Para obtener un óxido con un tamaño de partícula y una morfología ideales, las condiciones de reacción deben controlarse estrictamente.

3. Precipitación de urea

El método de precipitación de urea se usa ampliamente en la preparación de óxido de tierras raras, que no solo es barato y fácil de operar, sino que también tiene el potencial de lograr un control preciso de la nucleación del precursor y el crecimiento de partículas, por lo que el método de precipitación de urea ha atraído cada vez a más personas y ha atraído una amplia atención e investigación de muchos académicos en la actualidad.

4. Granulación por pulverización

La tecnología de granulación por aspersión tiene las ventajas de alta automatización, alta eficiencia de producción y alta calidad de polvo verde, por lo que la granulación por aspersión se ha convertido en un método de granulación de polvo comúnmente utilizado.

En los últimos años, el consumo de tierras raras en los campos tradicionales no ha cambiado sustancialmente, pero su aplicación en nuevos materiales ha aumentado considerablemente. Como nuevo material, el nano Y...₂O₃Tiene un campo de aplicación más amplio. Actualmente, existen muchos métodos para preparar nano Y.₂O₃Los materiales se dividen en tres categorías: método en fase líquida, método en fase gaseosa y método en fase sólida, siendo el método en fase líquida el más utilizado. Se dividen en pirólisis por pulverización, síntesis hidrotermal, microemulsión, sol-gel, síntesis por combustión y precipitación. Sin embargo, las nanopartículas de óxido de itrio esferoidizadas presentan mayor área superficial específica, energía superficial, mejor fluidez y dispersidad, lo cual es importante destacar.