氧化钇

　　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。氧化钇化学式Y2O3。分子量225.81。浅黄色立方系晶体或粉末。熔点2410℃，相对密度5.01。制法：用氨水将钇盐溶液的pH调至2，在搅拌下加饱和草酸或草酸铵溶液至沉淀完全，然后于水浴上加热熟化，过滤，在110℃干燥后，于空气中在900～1000℃煅烧，或将钇的氢氧化物在空气中于900℃煅烧，也可将钇的碳酸盐在空气中于800～900℃煅烧而得。

　　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27W/(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(0.29~8μm)，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。

　　氧化钇的用途

　　氧化钇是彩色电视用的红基色荧光粉的原料.掺铕(Eu)的氧化钇Y2O3：Eu是效率很高的电视荧光粉，它大大提高了彩色电视的质量.60年代中期以前，彩色电视用的是Zn0.2Cd0.8S：Ag.这种材料发出峰值在650nm附近的宽谱带。由于发光能量很大一部分分布在长于620nm的红区，流明当量极低，要和蓝、绿光匹配组成白光，就须加大对应红色发光的电子枪电流，造成红、绿、蓝相应的三支电子枪电流的极端不平衡.因此这种电视屏的亮度不可能很高.Y2O3：Eu的特点是，发光是线谱，能量集中在611nm附近.这个波长的流明当量较高，色度又足够红，因而Y2O3：Eu的发光流明效率超过Zn0.2Cd0.8S：Ag60%以上.这就解决了三支电子枪电流的均衡问题，使彩色电视屏的亮度有很大的提高，为彩色电视也为其它彩色显示器件的应用开辟了广阔的市场.

　　制备高介电氧化钇薄膜。包括如下步骤：称取可溶性的钇盐，量取溶剂，配置浓度为0.01-0.5摩尔/升的氧化钇前驱体溶液，经过0.1-3小时的磁力搅拌和超声分散形成澄清透明的氧化钇前驱体溶液;制备氧化钇薄膜：将氧化钇前驱体溶液涂覆到清洗好的衬底上形成氧化钇前驱体薄膜，进行50-150℃的预热处理，然后经过一定功率、时间和温度的光波退火，根据氧化钇薄膜的厚度要求可多次涂覆前驱体氧化钇溶液并退火处理，即得到氧化钇介电薄膜。本发明所得氧化钇薄膜介电性能高，在晶体管、电容器等微电子领域有重要应用前景。通过本发明的工艺可以避免通常的高温溶液工艺、工艺周期长或昂贵设备等，成本低，适合工业化大规模生产。

　　偶联接枝聚合改性纳米氧化钇润滑材料，包括下列步骤：a、将纳米氧化钇分散于溶剂中，常温下超声搅拌，过滤，得到活化的纳米氧化钇;b、将活化的纳米氧化钇超声分散于溶剂中，加入硅烷偶联剂和冰乙酸，在70℃下，超声分散，得到氧化钇/硅烷悬浮液;c、将氧化钇/硅烷悬浮液过滤、干燥，得到硅烷偶联剂改性的氧化钇;d、将硅烷偶联剂改性的氧化钇超声分散于溶剂中，在氮气保护条件下加热到75℃，加入单体和引发剂，反应6~8个小时，再过滤干燥，得到改性的纳米氧化钇。通过上述方式，本发明步骤简单合理，采用该方法制得的改性纳米氧化钇用作润滑添加剂，环保，且具有较高的分散稳定性和较好的抗磨减摩性能。

　　制备氧化钇透明透波薄壁陶瓷管，工艺流程依次为氧化钇陶瓷浆料的制备、真空处理、成型、脱模、干燥、烧成，其特征在于：氧化钇陶瓷浆料的组分及重量配比为：氧化钇复合陶瓷粉体30-90wt%、有机溶液9.5-45wt%、分散剂0-15wt%、PH值调整剂0-5wt%、引发剂0.5-5wt%、外加催化剂0-5wt%混合而成，成型工序为将真空处理后的氧化钇陶瓷浆料注入离心注凝成型机的料筒中凝固成型。本发明由于成型工序采用注凝成型技术，其特点是适合制备复杂形状、大尺寸氧化钇透明陶瓷，简化、方便了氧化钇透明透波薄壁陶瓷管的制备，操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生坯强度高，生产成品率高，产品性能优越，特别适宜工业化大生产。

　　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。

　　1.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。

　　2.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。

　　3.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。

　　4.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。

　　氧化钇的制备方法

　　从氧化钇稳定氧化锆固熔体废物中回收氧化锆和氧化钇。包括将固熔体废物制备粉料，酸化焙烧，熔块浸出，浓缩结晶，水溶沉淀，煅烧等工序：

　　1.1制备粉料：将氧化钇稳定的氧化锆固熔体废物干燥脱水，剔除夹杂物，粉碎至-0.175mm，制得粉料;

　　1.2酸化焙烧：将所述粉料与硫酸和酸化助剂硫酸铵按固液比为1∶2.5～3.5∶1.25～1.50装入反应锅内混合均匀，在200～320℃温度下酸化焙烧30～50min，制得酸化熔块料;

　　1.3熔块浸出：将所述酸化熔块料用水或/和步骤1.4结晶得到的母液进行浸取，固液比为1∶2.5～3，温度为85～95℃，浸出时间45～60min，浸出结束后进行固液分离得锆钇清液;

　　1.4浓缩、结晶：将所述锆钇清液进行蒸发浓缩，控制浓缩料液含Zr+42.5～2.8mol/L酸度[H+]5.8～6.5mol/L，冷却结晶，分离母液获得硫酸锆晶体，钇留在母液中;

　　1.5制备氧化钇：将步骤1.4的母液用氨水中和至pH8～9，经过滤、洗涤得粗氢氧化钇，以盐酸溶解粗氢氧化钇制得钇溶液，将钇溶液净化提纯后，加热至80～90℃，控制pH1～2，加入2.5倍于Y2O3量的草酸，沉淀得草酸钇，将草酸钇在800～900℃下煅烧2～3h，获得氧化钇。