釔(Y)是稀土金屬元素之一,是一種灰色金屬。雖然它是稀土元素的一種,但它在地殼中的含量較多,所以價格相對便宜,且應用廣泛。目前社會生產中,它主要以釔合金和氧化釔的狀態應用。
圖1 金屬釔和氧化釔粉體
氧化釔,化學式Y2O3,白色略帶黃色粉末,偏堿性,不溶于堿和水,溶于酸,在高溫氧化和還原性氣氛中的化學性質都非常地穩定。本文簡單介紹一下超細氧化釔粉體的制備及用途。
圖2 氧化釔的晶格結構
一、納米氧化鋯粉體的制備方法
其實,目前世界上研究和應用的超細粉體的制備方法,整體思路無非就兩種:一種是由大到小的粉碎式,即從大塊固體著手,將物塊粉碎后得到超細粉體;另一種就是從小到大的構筑式,即由原子、分子和離子這樣的微觀粒子著手,通過形核長大,最終得到超細粉體。現如今,隨著白光LED的普及,氧化釔在熒光粉中的應用十分廣泛。下面我們來簡單了解一下超細氧化釔粉體的制備方法,主要是分為物理法和化學法。
1、物理法
物理法,顧名思義,就是用球磨等力學手段獲得超細粉體,或者采用光、電技術等使材料在真空或者惰性環境中蒸發,然后再使原子或分子形成納米粒子的方法。物理法主要包括:機械粉碎法、冷凍干燥法、離子濺射法、蒸發凝聚法等。但是利用物理法制備的超細氧化釔粉體很難達到標準,粒度一般不會小于100nm,且粒度分布較寬,更重要的是物理法對設備的要求太高,設備投入太大,不適合大規模工業生產。
2、化學法
化學法,是目前制備氧化釔的主要方法,制備過程中,各種原料的含量能夠精確控制,并且能夠混合均勻,通過控制制備工藝條件,能夠獲得粒度較小、分布均勻和形狀規則的粉體粒子。化學法主要包括:沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、微乳液法、固相反應法、化學氣相沉積法、燃燒合成法等。本次在這里,給大家介紹一下利用均相沉淀法制備超細氧化釔粉體的相關內容。
均相沉淀法制備超細氧化釔粉體:
實驗過程中試劑及儀器:
實驗流程如下所述:
實驗過程中發生的化學反應:
均相沉淀法中,由于沉淀劑是通過化學反應在溶液中緩慢、均勻地釋放,所以在沉淀過程中,整個溶液中的過飽和度較為均勻,所得沉淀物顆粒均勻粒度小,團聚少,沉淀過程容易控制,可調控性強,比較容易制備出所需粒度的沉淀顆粒,缺點是大量制備不易實現。
二、超細氧化釔粉體的用途
由于氧化釔具有高強度、耐高溫和介電常數高等特性,其在高溫阻碳涂層材料和高溫熱障涂層方面的應用非常普遍。例如,將氧化釔粉體彌散到合金中,可以制備得到超耐熱的合金材料;氧化釔超細粉體能顯著提高彩電的像素質量,提高熒光燈的發光效率等;氧化釔透明陶瓷的研究也非常廣泛,氧化釔透明陶瓷是用于紅外透明窗口的優良材料。據報道,國外用納米氧化釔陶瓷微粒作為載體的病毒誘導物已經取得了一定的成功。由于納米微粒比血紅細胞還要小很多,可以在血液中自由運行,因此在疾病的診斷和治療中發揮著重要作用。此外,氧化釔在熒光材料、催化劑材料、波導材料等方面也有較為廣泛地應用。
投稿作者:劉洋
作者:粉體圈
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