酸化イットリウムの特性、用途および製造

酸化イットリウムの結晶構造

酸化イットリウム（Y₂O₃）は、水とアルカリには不溶、酸には可溶な白色の希土類酸化物です。体心立方構造を有する典型的なC型希土類三二酸化物です。

Yの結晶パラメータ表₂O₃

Yの結晶構造図₂O₃

酸化イットリウムの物理的および化学的性質

（１）モル質量は225.82g/mol、密度は5.01g/cmである。³;

（２）融点 2410℃沸点4300℃、優れた熱安定性。

（３）物理的・化学的安定性及び耐食性が良好である。

（４）熱伝導率が高く、300Kで27W/(MK)に達し、これはイットリウムアルミニウムガーネット（Y₃Al₅O₁₂）、これはレーザー加工媒体として使用する場合に非常に有益である。

（５）光透過範囲が広く（０．２９～８μｍ）、可視光域での理論透過率は８０％以上に達する。

（６）フォノンエネルギーは低く、ラマンスペクトルの最も強いピークは377cmに位置する。^-1これは、非放射遷移の確率を低減し、アップコンバージョン発光効率を向上させるのに有益である。

（7）2200未満℃、Y₂O₃複屈折のない立方晶系です。屈折率は波長1050nmで1.89です。2200nmを超えると六方晶系に変化します。℃;

（８）Yのエネルギーギャップ₂O₃非常に広く、最大5.5eVであり、ドープされた三価希土類発光イオンのエネルギーレベルは、Yの価電子帯と伝導帯の間にある。₂O₃そしてフェルミエネルギーレベルを超え、個別の発光中心を形成します。

(9)Y₂O₃マトリックス材料として、高濃度の三価希土類イオンを収容し、Yを置き換えることができる。³⁺構造変化を起こさずにイオン化する。

酸化イットリウムの主な用途

酸化イットリウムは、高誘電率、良好な耐熱性、強力な耐腐食性などの優れた物理的特性を持つため、機能性添加材料として、原子力、航空宇宙、蛍光、エレクトロニクス、ハイテクセラミックスなどの分野で広く使用されています。

画像出典：ネットワーク

1、蛍光体マトリックス材料として、ディスプレイ、照明、マーキングの分野で使用されます。

2、レーザー媒体材料として、高い光学性能を有する透明セラミックスを作製することができ、これをレーザー作業媒体として使用して常温レーザー出力を実現することができる。

3、アップコンバージョン発光マトリックス材料として、赤外線検出、蛍光標識などの分野で使用されます。

4、透明セラミックスに加工され、可視光線や赤外線レンズ、高圧ガス放電灯管、セラミックシンチレータ、高温炉の観察窓などに使用できます。

5、反応容器、耐高温材料、耐火物などとして使用できます。

6、原料や添加剤として、高温超伝導材料、レーザー結晶材料、構造セラミックス、触媒材料、誘電体セラミックス、高性能合金などの分野でも広く使用されています。

酸化イットリウム粉末の製造方法

希土類酸化物の製造には、液相沈殿法がよく用いられます。主な方法としては、シュウ酸塩沈殿法、重炭酸アンモニウム沈殿法、尿素加水分解法、アンモニア沈殿法などがあります。また、スプレー造粒法も現在広く注目されている製造方法です。塩沈殿法

1. シュウ酸沈殿法

シュウ酸塩沈殿法で製造される希土類酸化物は、結晶化度が高く、結晶形が良好で、濾過速度が速く、不純物含有量が低く、操作が簡単などの利点があり、工業生産において高純度希土類酸化物を製造するための一般的な方法です。

重炭酸アンモニウム沈殿法

2. 重炭酸アンモニウム沈殿法

重炭酸アンモニウムは安価な沈殿剤です。過去には、希土類鉱石の浸出液から混合希土類炭酸塩を調製するために、重炭酸アンモニウム沈殿法がよく使用されていました。現在、産業界では希土類酸化物は重炭酸アンモニウム沈殿法で製造されています。一般的に、重炭酸アンモニウム沈殿法は、一定の温度で重炭酸アンモニウムの固体または溶液を特定の温度の希土類塩化物溶液に加え、熟成、洗浄、乾燥、焼成を経て酸化物を得る方法です。しかし、重炭酸アンモニウムの沈殿中に発生する気泡の数が多く、沈殿反応中のpH値が不安定なため、核形成速度が速かったり遅かったりして、結晶の成長に役立ちません。理想的な粒子サイズと形態の酸化物を得るためには、反応条件を厳密に制御する必要があります。

3. 尿素沈殿

尿素沈殿法は希土類酸化物の製造に広く使用されており、安価で操作が簡単なだけでなく、前駆体の核形成と粒子の成長を正確に制御できる可能性もあるため、尿素沈殿法はますます多くの人々の支持を集めており、現在、多くの学者から幅広い注目と研究を集めています。

4. スプレー造粒

スプレー造粒技術は、自動化、生産効率、生粉の品質が高いなどの利点があるため、スプレー造粒は一般的に使用される粉体造粒方法となっています。

近年、伝統的な分野における希土類元素の消費量は基本的に変化していないものの、新素材への応用は明らかに増加している。新素材として、ナノY₂O₃ナノYはより幅広い応用分野を持っています。現在、ナノYを調製する方法は数多くあります。₂O₃材料は液相法、気相法、固相法の3つに分類され、その中で最も広く用いられているのは液相法です。さらに、噴霧熱分解法、水熱合成法、マイクロエマルジョン法、ゾルゲル法、燃焼合成法、沈殿法などに分類されます。しかし、球状化されたイットリウム酸化物ナノ粒子は、比表面積と表面エネルギーが高く、流動性と分散性に優れているため、注目に値します。