1313-97-9 / 氧化釹

【概述】

氧化釹是一種用途極其廣泛的稀土氧化物。它主要應(yīng)用于釹鐵硼(Nd-Fe-B)永磁體、電視、玻璃著色、熒光材料、激光材料及橡膠工業(yè)添加劑。氧化釹的色調(diào)高雅,并且有很好的變色作用,還被廣泛應(yīng)用于陶瓷、紡織染色、超導(dǎo)以及其他高科技材料領(lǐng)域,增長很快。氧化釹在催化領(lǐng)域的應(yīng)用與研究也逐漸擴(kuò)大,例如催化羧酸酯合成、脂肪醇胺化等,納米氧化釹都具有很好的催化活性。納米氧化釹作為稀土納米材料,添加在鎂或鋁合金中,可提高鎂或鋁合金在高溫環(huán)境中的強(qiáng)度和抗腐蝕性,這種高性能材料被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)領(lǐng)域。在醫(yī)療方面,納米氧化釹可以用來制作納米氧化釔鋁石榴石激光器,這種激光器可以產(chǎn)生短波激光,能夠在特殊場合代替普通手術(shù)刀,有很好的作用。

【理化性質(zhì)】

納米氧化釹是一種淡紫色固體粉末，易受潮，吸收空氣中二氧化碳，不溶于水，能溶于無機(jī)酸，相對密度 7.24，熔點(diǎn)約 1900℃，在空氣中加熱能部分生成釹的高價氧化物。氧化釹的晶體結(jié)構(gòu)有立方型、三角型和六方型三種類型。和傳統(tǒng)的氧化釹相比，由于氧化釹納米粒子的納米尺寸的結(jié)構(gòu)和表面，使得它們在磁學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料所不具備的特性。

圖1為氧化釹

【制備方法】

1.化學(xué)沉淀法制備納米氧化釹 化學(xué)沉淀法是液相制取納米氧化釹粒子使用最簡單和廣泛的方法。它利用各種沉淀劑與含有釹離子的原料,經(jīng)過沉淀反應(yīng)生成不溶性的碳酸鹽、草酸鹽前驅(qū)體沉淀等,再將生成的前驅(qū)體沉淀過濾,最后經(jīng)過鍛燒制得納米級氧化釹粉末。最常用的方法有共沉淀法、均勻沉淀法、絡(luò)合沉淀法等。沉淀法工藝簡單、操作簡便、對設(shè)備要求低,是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上得到廣泛運(yùn)用的制備納米氧化釹粉體材料的方法。但也同時存在著制備過程中前驅(qū)體粒子容易團(tuán)聚,導(dǎo)致最后制得的氧化釹顆粒的粒徑較大,而且后處理過程麻煩,存在著雜質(zhì)污染等缺點(diǎn)。

2.溶膠一凝膠法制備納米氧化釹 溶膠一凝膠法制備納米氧化釹的過程是首先將含有釹離子的原材料均勻的分散在溶液中,經(jīng)過水解生成活性單體,然后活性單體聚合成為溶膠,成為具有一定結(jié)構(gòu)的凝膠,凝膠所形成的高分子網(wǎng)絡(luò)阻止了傳質(zhì)過程,從而減少了前驅(qū)體粒子的團(tuán)聚和晶粒長大,最后將此凝膠干燥后經(jīng)過熱處理,得到氧化釹納米粒子。

3.熱解法制備納米氧化釹 熱解法制備納米氧化釹的工藝路線相對簡單,成本較低,收率高,反應(yīng)容易控制,但是不太好控制顆粒的形狀,很難得到粒度相近的粒子。如采用熱分解法以2-硝基苯甲酸和硝酸釹為原料制得了平均粒徑為15nm納米氧化釹微粉。

4.模板法制備納米氧化釹 模板具有很強(qiáng)的限域能力,可以按照要求調(diào)節(jié)所需制備的納米材料的尺寸大小及形狀,幾年來模板法已經(jīng)成為納米材料研究者制備納米材料的一種很常用的方法,通常所用的模板為多孔陽極氧化鋁模板、徑跡蝕刻聚合物模板、多孔硅等,由于多孔陽極氧化鋁模板具有取向一致、耐高溫、孔徑可自行調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),而且最后所制備的一維納米材料很容易從模板孔中分離出來,因此多孔陽極氧化鋁模板迅速成為重要研究對象。如以硝酸釹和尿素為主要原料,多孔陽極氧化鋁膜為模板,采用溶膠壓力浸滲法制備了直徑尺度約為氧化釹納米線。

【應(yīng)用】　

1.在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用 稀土氧化釹超細(xì)粉體在催化領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。例如，納米氧化釹被用作合成乙酸異丁酯、丙酸丁酯等重要的化工原料的催化劑，表面覆蓋有 Nd2O3納米粒子的碳納米管作為一種優(yōu)良的催化劑，可以降低固體火箭推進(jìn)劑上高氯酸銨的熱分解溫度，從而提高其燃燒速率。

2.在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用 稀土氧化釹超細(xì)粉體也可以應(yīng)用于陶瓷行業(yè)。表面包覆了一層稀土金屬氧化釹膜的陶瓷顏料為淡紫羅蘭色，具有非常漂亮的珠光色彩，與其他顏料相比呈色更穩(wěn)定，顏色更柔和，更純正，色調(diào)更新穎，光潔度更好，而且能夠起到很好的紫外屏蔽作用。摻雜Nd的氧化釔陶瓷(Nd:Y2O3)作為一種新型的激光工作物質(zhì)，在高功率激光器中具有潛在的應(yīng)用前景。

3.在光電行業(yè)中的應(yīng)用 納米化的氧化釹可以用于制作優(yōu)良的熒光材料。

【主要參考資料】

[1]桂鑫. 微乳液法制備氧化釹粉體的研究[D].廣西工學(xué)院,2012.

[2]廖靜. 納米氧化釹和氫氧化鎂晶須的制備及其性能研究[D].華東師范大學(xué),2009.

[3]方軍. 離子液體輔助制備納米氧化釔與氧化釹[D].西北大學(xué),2011.