Propriétés, application et préparation de l'oxyde d'yttrium

Structure cristalline de l'oxyde d'yttrium

Oxyde d'yttrium (Y₂O₃) est un oxyde de terre rare blanc, insoluble dans l'eau et les bases, et soluble dans les acides. Il s'agit d'un sesquioxyde de terre rare de type C typique, à structure cubique centrée.

Tableau des paramètres cristallins de Y₂O₃

Diagramme de la structure cristalline de Y₂O₃

Propriétés physiques et chimiques de l'oxyde d'yttrium

(1) la masse molaire est de 225,82 g/mol et la densité est de 5,01 g/cm³;

(2) Point de fusion 2410°C, point d'ébullition 4300°C, bonne stabilité thermique ;

(3) Bonne stabilité physique et chimique et bonne résistance à la corrosion ;

(4) La conductivité thermique est élevée, pouvant atteindre 27 W/(MK) à 300K, soit environ le double de la conductivité thermique du grenat d'yttrium-aluminium (Y₃Al₅O₁₂), ce qui est très bénéfique pour son utilisation comme support de travail laser ;

(5) La plage de transparence optique est large (0,29~8 μm) et la transmittance théorique dans la région visible peut atteindre plus de 80 % ;

(6) L'énergie des phonons est faible et le pic le plus fort du spectre Raman est situé à 377 cm^-1, ce qui est bénéfique pour réduire la probabilité de transition non radiative et améliorer l'efficacité lumineuse de conversion ascendante ;

(7) Moins de 2200°C, Oui₂O₃Il s'agit d'une phase cubique sans biréfringence. Son indice de réfraction est de 1,89 à la longueur d'onde de 1 050 nm. Elle se transforme en phase hexagonale au-dessus de 2 200 nm.°C;

(8) L'écart énergétique de Y₂O₃est très large, jusqu'à 5,5 eV, et le niveau d'énergie des ions luminescents de terres rares trivalentes dopées se situe entre la bande de valence et la bande de conduction de Y₂O₃et au-dessus du niveau d'énergie de Fermi, formant ainsi des centres luminescents discrets.

(9)Y₂O₃, en tant que matériau matriciel, peut accueillir une concentration élevée d'ions de terres rares trivalents et remplacer Y³⁺ions sans provoquer de changements structurels.

Principales utilisations de l'oxyde d'yttrium

L'oxyde d'yttrium, en tant que matériau additif fonctionnel, est largement utilisé dans les domaines de l'énergie atomique, de l'aérospatiale, de la fluorescence, de l'électronique, de la céramique de haute technologie, etc. en raison de ses excellentes propriétés physiques telles qu'une constante diélectrique élevée, une bonne résistance à la chaleur et une forte résistance à la corrosion.

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1, En tant que matériau de matrice phosphorescente, il est utilisé dans les domaines de l'affichage, de l'éclairage et du marquage ;

2. En tant que matériau de support laser, des céramiques transparentes à hautes performances optiques peuvent être préparées, qui peuvent être utilisées comme support de travail laser pour réaliser une sortie laser à température ambiante ;

3. En tant que matériau de matrice luminescente à conversion ascendante, il est utilisé dans la détection infrarouge, le marquage par fluorescence et d'autres domaines ;

4, Fabriqué en céramique transparente, qui peut être utilisée pour les lentilles visibles et infrarouges, les tubes de lampes à décharge de gaz à haute pression, les scintillateurs en céramique, les fenêtres d'observation de four à haute température, etc.

5, il peut être utilisé comme récipient de réaction, matériau résistant aux hautes températures, matériau réfractaire, etc.

6. En tant que matières premières ou additifs, ils sont également largement utilisés dans les matériaux supraconducteurs à haute température, les matériaux à cristaux laser, les céramiques structurelles, les matériaux catalytiques, les céramiques diélectriques, les alliages hautes performances et d'autres domaines.

Méthode de préparation de la poudre d'oxyde d'yttrium

La précipitation en phase liquide est souvent utilisée pour préparer les oxydes de terres rares. Parmi ces méthodes, on trouve principalement la précipitation à l'oxalate, au bicarbonate d'ammonium, à l'hydrolyse de l'urée et à l'ammoniac. La granulation par pulvérisation est également une méthode de préparation très répandue. La précipitation saline

1. méthode de précipitation à l'oxalate

L'oxyde de terre rare préparé par la méthode de précipitation d'oxalate présente les avantages d'un degré de cristallisation élevé, d'une bonne forme cristalline, d'une vitesse de filtration rapide, d'une faible teneur en impuretés et d'une utilisation facile, ce qui est une méthode courante pour préparer de l'oxyde de terre rare de haute pureté dans la production industrielle.

Méthode de précipitation au bicarbonate d'ammonium

2. Méthode de précipitation au bicarbonate d'ammonium

Le bicarbonate d'ammonium est un précipitant bon marché. Autrefois, la méthode de précipitation au bicarbonate d'ammonium était souvent utilisée pour préparer des carbonates mixtes de terres rares à partir d'une solution de lixiviation de minerais de terres rares. Aujourd'hui, les oxydes de terres rares sont préparés industriellement par précipitation au bicarbonate d'ammonium. Généralement, cette méthode consiste à ajouter du bicarbonate d'ammonium solide ou en solution à une solution de chlorure de terres rares à une température donnée. Après vieillissement, lavage, séchage et cuisson, l'oxyde est obtenu. Cependant, en raison du grand nombre de bulles générées lors de la précipitation du bicarbonate d'ammonium et de l'instabilité du pH pendant la réaction, la vitesse de nucléation est rapide ou lente, ce qui nuit à la croissance cristalline. Pour obtenir un oxyde présentant une granulométrie et une morphologie idéales, les conditions de réaction doivent être rigoureusement contrôlées.

3. Précipitation de l'urée

La méthode de précipitation de l'urée est largement utilisée dans la préparation d'oxyde de terre rare, qui est non seulement bon marché et facile à utiliser, mais a également le potentiel d'obtenir un contrôle précis de la nucléation des précurseurs et de la croissance des particules, de sorte que la méthode de précipitation de l'urée a attiré de plus en plus de faveurs et a attiré une attention et des recherches approfondies de la part de nombreux chercheurs à l'heure actuelle.

4. Granulation par pulvérisation

La technologie de granulation par pulvérisation présente les avantages d'une automatisation élevée, d'une efficacité de production élevée et d'une poudre verte de haute qualité, de sorte que la granulation par pulvérisation est devenue une méthode de granulation de poudre couramment utilisée.

Ces dernières années, la consommation de terres rares dans les domaines traditionnels n'a pas fondamentalement évolué, mais leur application dans de nouveaux matériaux a nettement progressé. Le nano-Y est un nouveau matériau.₂O₃Son champ d'application est plus vaste. De nos jours, il existe de nombreuses méthodes pour préparer le nano Y.₂O₃Les matériaux peuvent être divisés en trois catégories : la méthode en phase liquide, la méthode en phase gazeuse et la méthode en phase solide, la méthode en phase liquide étant la plus répandue. Ils sont divisés en pyrolyse par pulvérisation, synthèse hydrothermale, microémulsion, sol-gel, synthèse par combustion et précipitation. Cependant, les nanoparticules d'oxyde d'yttrium sphéroïdisées présentent une surface spécifique et une énergie de surface plus élevées, ainsi qu'une meilleure fluidité et une meilleure dispersité, ce qui mérite d'être souligné.