Luteetsium(III) oksiid
| LuteetsiumoksiidOmadused |
| Sünonüüm | Luteetiumoksiid, luteetium-seskvioksiid |
| CASi nr. | 12032-20-1 |
| Keemiline valem | Lu₂O₃ |
| Molaarmass | 397,932 g/mol |
| Sulamistemperatuur | 2490 °C (2760 K; 4510 °F) |
| Keemistemperatuur | 3980 °C (7200 °F; 4250 K) |
| Lahustuvus teistes lahustites | Lahustumatu |
| Ribavahe | 5,5 eV |
Kõrge puhtusastmegaLuteetsiumoksiidSpetsifikatsioon
| Osakeste suurus (D50) | 2,85 μm |
| Puhtus (Lu2O3) | ≧99,999% |
| TREO (haruldaste muldmetallide oksiidide koguarv) | 99,55% |
| RE lisandite sisaldus | ppm | Mitte-reaalsete metallide lisandid | ppm |
| La2O3 | <1 | Fe2O3 | 1.39 |
| CeO2 | <1 | SiO2 | 10.75 |
| Pr6O11 | <1 | CaO | 23.49 |
| Nd₂O₃ | <1 | PbO | Nd |
| Sm2O3 | <1 | CL¯ | 86.64 |
| Eu2O3 | <1 | Kavatsusprotokoll | 0,15% |
| Gd2O3 | <1 | ||
| Tb4O7 | <1 | ||
| Dy2O3 | <1 | ||
| Ho2O3 | <1 | ||
| Er2O3 | <1 | ||
| Tm2O3 | <1 | ||
| Yb₂O₃ | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【Pakend】25KG/kott Nõuded: niiskuskindel, tolmuvaba, kuiv, ventileeritud ja puhas.
Mis onLuteetsiumoksiidmilleks kasutatakse?
Tahkislaserite laserkristallid ja südamiku maatriksmaterjalid:
Peamised rakendused: Lu₂O₃ on peamine lähteaine suure jõudlusega laserkristallide, näiteks luteetsiumiga legeeritud ütriumalumiiniumgranaadi ja luteetsiumiga legeeritud ütriumliitiumfluoriidi tootmiseks. Neid kristalle väljendatakse tavaliselt kui Lu: YAG (ütriumalumiiniumgranaat) või Lu: YLF (ütriumliitiumfluoriid).
Toimemehhanism: Luteetsiumi ioone (Lu³⁺) endid tavaliselt aktiivsete ioonidena (laserkiirguskeskustena) ei kasutata. Sellegipoolest võivad nad maatriksvõre osana luua äärmiselt stabiilse ja kompaktse võrekeskkonna. Teiste haruldaste muldmetallide ioonidega (näiteks Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺) legeerituna näitavad Lu₂O₃-põhised kristallid järgmist:
Kõrge soojusjuhtivus: hajutab tõhusalt soojust, võimaldades suure võimsusega laserit ja vähendades termiliste läätsede mõju.
Kõrge keemiline ja mehaaniline stabiilsus: Tagage laserite pikaajaline töökindlus karmides keskkondades.
Suurepärased foononenergia omadused: mõjutab laserioonide energiataseme eluiga ja kvantefektiivsust.
Rakendused: Neid lasereid kasutatakse laialdaselt tööstuslikus materjalide töötlemises (lõikamine, keevitamine, märgistamine), meditsiinis (silmakirurgia, nahahooldus), teadusuuringutes, lidaris ja potentsiaalses inertsiaalse sulgumisega termotuumasünteesi uuringus.
Spetsiaalne keraamika ja klaas:
Kõrge murdumisnäitaja/madala dispersiooniga optiline klaas: Lu₂O₃-d kasutatakse spetsiaalse optilise klaasi (näiteks lantaniidklaasi) valmistamiseks, millel on äärmiselt kõrge murdumisnäitaja ja äärmiselt madal dispersioon. See klaas on oluline kromaatilise aberratsiooni korrigeerimiseks täiustatud optilistes süsteemides (näiteks mikroskoobi objektiivid, tipptasemel kaameraläätsed ja litograafiasüsteemid).
Läbipaistev keraamika: Lu₂O₃-d saab kasutada läbipaistva polükristallilise keraamika valmistamiseks. Nende keraamikate optiline ühtlus ja valguse läbilaskvus on sarnased monokristallidega, kuid need on suuremad, mehaaniliselt tugevamad ja nende valmistamine võib olla odavam. Kasutusalade hulka kuuluvad laserkiirendusmaterjalid, infrapunaaknad, rakettide voolujooned ja suure intensiivsusega valgustuslambivarjud.
Struktuurkeraamilised lisandid: Väikeses koguses Lu₂O₃-d saab lisada paagutamise abiainena või terade piiride projekteerimise ainena, et parandada teiste täiustatud keraamikate (näiteks räninitriidi ja ränikarbiidi) kõrge temperatuuriga mehaanilisi omadusi, oksüdatsioonikindlust ja roomekindlust ning seda kasutatakse kõrge temperatuuriga laagrites, lõikeriistades ja turbiinmootorite komponentides.
Stsintillaator ja kiirguse tuvastamine:
Põhitoorained: Lu₂O₃ on asendamatu tooraine suure jõudlusega luteetsiumipõhiste stsintillaatormonokristallide ja keraamika sünteesimiseks. Kõige olulisemad esindajad on:
Luteetsiumi silikaat: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ ja selle derivaatide kristallid. Suure tihedusega (~7,4 g/cm³), suure efektiivse aatomnumbriga, kiire lagunemisajaga ja suure valgusvooga on see positronemissioontomograafias kõige arenenum detektormaterjal.
Luteetsiumütriumaluminaat: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ keraamika. Kombineerides suure valgusvoogu, kiiret lagunemist, head energiaresolutsiooni ja keraamikat, mida saab valmistada suurteks mõõtmeteks ja keerukateks kujudeks, kasutatakse seda laialdaselt meditsiinilises pildistamises (PET/KT), suure energiaga füüsikakatsetes, sisejulgeolekus (pagasi/lasti skaneerimine) ja naftapuuraukude logimises.
Eelised: Luteetsiumi kõrge aatomnumber (71) annab materjalile suurepärase võime blokeerida suure energiaga footoneid (röntgeni-, gammakiirgust), parandades detekteerimise efektiivsust.
Fosforid ja luminestsentsmaterjalid:
Maatriksmaterjalid: Lu₂O₃-d saab kasutada tõhusa maatriksina haruldaste muldmetallide ioonidega aktiveeritud luminestsentsmaterjalide jaoks. Euroopiumiioonidega (Eu³⁺) legeerituna võib see kiirata väga puhast punast fluorestsentsi (põhipiik ~611 nm) kitsa emissiooniriba laiuse ja kõrge värvipuhtusega.
Kasutusalad: Kasutatakse peamiselt tipptasemel ekraanitehnoloogias (näiteks meditsiinilised kõrglahutusega röntgenpildi intensiivistavad ekraanid, teatud tüüpi väljakiirgusekraanid) ja fluorestsentssondides (biomarkerid, sensorid). Selle suurepärane keemiline ja termiline stabiilsus tagab fosfori pika eluea.
Katalüütiline efekt:
Katalüsaatori komponent: Lu₂O₃ on oma Lewise happesuse tõttu aktiivne mitmesugustes katalüütilistes reaktsioonides:
Nafta rafineerimine: Seda saab kasutada katalüsaatori kandjana või aktiivse komponendina (mõnikord kasutatakse koos teiste metalloksiididega) sellistes protsessides nagu krakkimine (raskete õlide lagundamine kergeteks kütusteks), alküülimine (kõrge oktaanarvuga bensiinikomponentide tootmine) ja hüdroprotsess (väävlitustamine, denitrogeenimine).
Polümerisatsioonireaktsioon: Olefiinide (nagu etüleen ja propüleen) polümerisatsioonireaktsioonis saab Lu₂O₃-d või selle derivaate kasutada katalüsaatorikomponentidena, et mõjutada polümeeri molekulmassi jaotust ja mikrostruktuuri.
Metaani muundamine: See näitab uurimisväärtust sellistes reaktsioonides nagu metaani oksüdatiivne sidumine või reformimine sünteesgaasi saamiseks.
Autode heitgaaside töötlus: seda kasutatakse stabilisaatori või kokatalüsaatori komponendina kolmeastmelistes katalüsaatorites (kuigi selle rakendusala on väiksem kui tseeriumil, tsirkooniumil jne).
Mehhanism: Selle katalüütiline aktiivsus tuleneb peamiselt pinna hapnikuvakantside ja avatud Lu³⁺ ioonkohtade adsorptsiooni- ja aktiveerimisvõimest reageerivate molekulide pinnal.
Muud tipptasemel rakendused:
Tuumatööstus: Lu-176 isotoop (looduslik küllus umbes 2,6%) omab suurt termilise neutroni püüdmise ristlõiget ja seda saab pärast neutronkiiritamist muuta meditsiiniliselt väärtuslikuks radioaktiivseks isotoobiks Lu-177 (sihipäraseks kiiritusraviks). Lu₂O₃ on lähteaine Lu-176 puhastamiseks või Lu-177 radiofarmatseutiliste preparaatide valmistamiseks. Kõrge puhtusastmega Lu₂O₃-d saab kasutada ka neutroneid neelavate materjalide või tuumajuhtimisvarraste uurimisel.
Elektroonilised materjalid: uurimisobjektina kõrge κ-väravaga dielektriliste materjalide jaoks (kasutatakse ränidioksiidi asendamiseks ränipõhistes kiipides) või ferroelektriliste ja multiferroiliste materjalide uurimiseks.
Kattematerjalid: Kasutatakse kaitsekatete valmistamiseks, mis on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele, korrosioonile või millel on spetsiaalsed optilised omadused (näiteks lennukimootorite või satelliitide optiliste komponentide jaoks).
Eksperimentaalfüüsika: Kasutatakse Tšerenkovi radiaatorimaterjalina osakestefüüsika katsetes.
Kokkuvõte:
Luteetsiumoksiid (Lu₂O₃) ei ole kaugeltki tavaline tooraine. See on oluline strateegiline materjal, mis toetab kaasaegset tipptehnoloogiat. Selle põhiväärtus seisneb järgmises:
Tipptasemel maatriksmaterjalina suure jõudlusega laserkristallidele (näiteks Lu: YAG, Lu: YLF) võimaldab see luua suure võimsusega ja stabiilseid tahkislasereid.
Järgmise põlvkonna stsintillaatormaterjalide (LSO, LYSO, LuAG: Ce) nurgakivina soodustab see meditsiinilise pildistamise (PET/KT) ja kiirguse tuvastamise tehnoloogia innovatsiooni.
See annab spetsiaalsele optilisele klaasile ja läbipaistvale keraamikale suurepärased optilised omadused (kõrge murdumiskiirus, madal dispersioon, lai valguse läbilaskvusvahemik).
Kõrgefektiivse fosformaatriksina (Lu₂O₃:Eu³⁺) tagab see kõrge puhtusastmega punase valguse kiirguse.
Sellel on ainulaadne reaktsiooni aktiveerimise võime heterogeenses katalüüsis.
Kõik need rakendused tuginevad Lu₂O₃ kõrgele puhtusastmele (tavaliselt nõuab see 4N/99,99% või isegi 5N/99,999% või rohkem), täpsele stöhhiomeetrilisele suhtele ja spetsiifilisele füüsikalisele vormile (näiteks ülipeen pulber, nanoosakesed). Selle rakenduste ulatus ja sügavus kõrgtehnoloogia valdkondades laieneb endiselt, eriti lasertehnoloogia, meditsiinilise kuvamise ja tuumameditsiini valdkonnas, kus sellel on asendamatu positsioon.