Liutecio(III) oksidas
| Liutecio oksidasYpatybės |
| Sinonimas | Liutecio oksidas, liutecio seskvioksidas |
| CAS Nr. | 12032-20-1 |
| Cheminė formulė | Lu₂O₃ |
| Molinė masė | 397,932 g/mol |
| Lydymosi temperatūra | 2490 °C (2760 K; 4510 °F) |
| Virimo temperatūra | 3 980 °C (7 200 °F; 4 250 K) |
| Tirpumas kituose tirpikliuose | Netirpus |
| Juostos tarpas | 5,5 eV |
Didelis grynumasLiutecio oksidasSpecifikacija
| Dalelių dydis (D50) | 2,85 μm |
| Grynumas (Lu₂O₃) | ≧99,999 % |
| TREO (bendras retųjų žemių oksidų kiekis) | 99,55% |
| RE priemaišų kiekis | ppm | Ne retųjų žemių elementų priemaišos | 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 | Ketinimų protokolas | 0,15% |
| Gd₂O₃ | <1 | ||
| Tb4O7 | <1 | ||
| Dy₂O₃ | <1 | ||
| Ho₂O₃ | <1 | ||
| Er₂O₃ | <1 | ||
| Tm₂O₃ | <1 | ||
| Yb₂O₃ | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【Pakuotė】25 kg/maišas Reikalavimai: drėgmei atspari, be dulkių, sausa, vėdinama ir švari vieta.
Kas yraLiutecio oksidaskam naudojamas?
Lazeriniai kristalai ir šerdies matricos medžiagos kietojo kūno lazeriams:
Pagrindinės taikymo sritys: Lu₂O₃ yra pagrindinė pradinė medžiaga gaminant didelio našumo lazerinius kristalus, tokius kaip liuteciu legiruotas itrio aliuminio granatas ir liuteciu legiruotas itrio ličio fluoridas. Šie kristalai paprastai išreiškiami kaip Lu: YAG (itrio aliuminio granatas) arba Lu: YLF (itrio ličio fluoridas).
Veikimo mechanizmas: Patys liutecio jonai (Lu³⁺) paprastai nenaudojami kaip aktyvūs jonai (lazerio emisijos centrai). Vis dėlto, būdami matricos gardelės dalimi, jie gali sudaryti itin stabilią ir kompaktišką gardelės aplinką. Legiruoti kitais retųjų žemių jonais (pvz., Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺), Lu₂O₃ pagrindo kristalai pasižymi:
Didelis šilumos laidumas: efektyviai išsklaido šilumą, todėl lazeris gali veikti galingai ir sumažėja terminio lęšio poveikis.
Didelis cheminis ir mechaninis stabilumas: užtikrina ilgalaikį lazerių patikimumą atšiauriomis sąlygomis.
Puikios fononų energijos savybės: turi įtakos lazerio jonų energijos lygio gyvavimo trukmei ir kvantiniam efektyvumui.
Pritaikymas: Šie lazeriai plačiai naudojami pramoniniame medžiagų apdirbime (pjovime, suvirinime, žymėjime), medicinoje (oftalmologinėje chirurgijoje, odos gydyme), moksliniuose tyrimuose, lidaruose ir galimuose inercinės ribojimo branduolių sintezės tyrimuose.
Speciali keramika ir stiklas:
Didelio lūžio rodiklio / mažos dispersijos optinis stiklas: Lu₂O₃ naudojamas specialiam optiniam stiklui (pvz., lantanidų optiniam stiklui), pasižyminčiam itin dideliu lūžio rodikliu ir itin mažomis dispersijos savybėmis, gaminti. Šis stiklas yra būtinas chromatinei aberacijai koreguoti pažangiose optinėse sistemose (pvz., mikroskopų objektyvuose, aukščiausios klasės fotoaparatų objektyvuose ir litografijos sistemose).
Skaidri keramika: pats Lu₂O₃ arba kartu su kitais oksidais (pvz., Y₂O₃) gali būti naudojamas skaidriai polikristalinei keramikai gaminti. Ši keramika pasižymi optiniu vienodumu ir šviesos pralaidumu, panašiu į monokristalų, tačiau yra didesnio dydžio, mechaniniu stiprumu ir gali būti pigesnė pagaminti. Ji naudojama lazerinio stiprinimo terpėse, infraraudonųjų spindulių languose, raketų gaubtuose ir didelio intensyvumo apšvietimo lempų gaubtuose.
Struktūriniai keraminiai priedai: nedidelis Lu₂O₃ kiekis gali būti pridėtas kaip sukepinimo priemonė arba grūdelių ribų inžinerijos priemonė, siekiant pagerinti kitų pažangių keramikų (pvz., silicio nitrido ir silicio karbido) mechanines savybes aukštoje temperatūroje, atsparumą oksidacijai ir šliaužimui, ir naudojamas aukštos temperatūros guoliuose, pjovimo įrankiuose ir turbininių variklių komponentuose.
Scintiliatorius ir spinduliuotės aptikimas:
Pagrindinės žaliavos: Lu₂O₃ yra nepakeičiama žaliava sintetinant didelio našumo liutecio pagrindu pagamintus scintiliatorinius monokristalus ir keramiką. Svarbiausi atstovai yra šie:
Liutecio silikatas: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ ir jo darinių kristalai. Dėl didelio tankio (~7,4 g/cm³), didelio efektyvaus atominio skaičiaus, greito skilimo laiko ir didelio šviesos srauto tai yra pažangiausia detektorinė medžiaga pozitronų emisijos tomografijoje.
Liutecio itrio aliuminatas: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ keramika. Apjungiant didelio šviesos srauto, greito skaidymo, geros energijos skiriamosios gebos ir keramikos, kurią galima pagaminti dideliais dydžiais ir sudėtingomis formomis, privalumus, ši medžiaga plačiai naudojama medicininiame vaizdavime (PET/KT), didelės energijos fizikos eksperimentuose, vidaus saugumo užtikrinime (bagažo/krovinių skenavimas) ir naftos gręžinių medienos ruošoje.
Privalumai: Didelis liutecio atominis skaičius (71) suteikia medžiagai puikų gebėjimą blokuoti didelės energijos fotonus (rentgeno, gama spindulius), taip pagerindamas aptikimo efektyvumą.
Fosforos ir liuminescencinės medžiagos:
Matricos medžiagos: Lu₂O₃ gali būti naudojama kaip efektyvi matrica retųjų žemių jonais aktyvuojamoms liuminescencinėms medžiagoms. Pridėjus europio jonų (Eu³⁺), ji gali skleisti labai gryną raudoną fluorescenciją (pagrindinis pikas ~611 nm), pasižyminčią siauru emisijos pralaidumu ir dideliu spalvos grynumu.
Taikymo sritys: daugiausia naudojamas aukščiausios klasės ekranų technologijose (pvz., medicininiuose didelės skiriamosios gebos rentgeno spindulių vaizdo intensyvinimo ekranuose, tam tikrų tipų lauko emisijos ekranuose) ir fluorescenciniuose zonduose (biožymenyse, jutikliuose). Puikus cheminis ir terminis stabilumas užtikrina ilgą fosforo tarnavimo laiką.
Katalizinis poveikis:
Katalizatoriaus komponentas: Lu₂O₃ yra aktyvus įvairiose katalizinėse reakcijose dėl savo Lewiso rūgštingumo:
Naftos perdirbimas: Jis gali būti naudojamas kaip katalizatoriaus nešiklis arba aktyvus komponentas (kartais naudojamas kartu su kitais metalų oksidais) tokiuose procesuose kaip krekingas (sunkiosios alyvos skaidymas į lengvąjį kurą), alkilinimas (didelio oktaninio skaičiaus benzino komponentų gamyba) ir hidroapdorojimas (desulfuravimas, denitrogenizavimas).
Polimerizacijos reakcija: Olefinų (tokių kaip etilenas ir propilenas) polimerizacijos reakcijoje Lu₂O₃ arba jo dariniai gali būti naudojami kaip katalizatoriaus komponentai, siekiant paveikti polimero molekulinės masės pasiskirstymą ir mikrostruktūrą.
Metano konversija: Tai rodo tyrimų vertę tokiose reakcijose kaip metano oksidacinis sujungimas arba reformavimas sintezės dujoms gaminti.
Automobilių išmetamųjų dujų valymas: jis naudojamas kaip stabilizatorius arba kokatalizatoriaus komponentas trijų pakopų katalizatoriuose (nors jo taikymas yra mažesnis nei cerio, cirkonio ir kt.).
Mechanizmas: Jo katalizinis aktyvumas daugiausia susijęs su paviršinių deguonies vakansijų ir atvirų Lu³⁺ jonų vietų reaktantų molekulėse adsorbcijos ir aktyvavimo gebėjimu.
Kitos pažangiausios taikymo sritys:
Branduolinė pramonė: Izotopas Lu-176 (natūralus paplitimas apie 2,6 %) pasižymi dideliu šiluminio neutronų gaudymo skerspjūviu ir po neutronų apšvitinimo gali būti paverstas mediciniškai vertingu radioaktyviuoju izotopu Lu-177 (tikslinei radioterapijai). Lu₂O₃ yra pradinė medžiaga Lu-176 gryninimui arba Lu-177 radiofarmacinių preparatų gamybai. Didelio grynumo Lu₂O₃ taip pat gali būti naudojamas neutronus sugeriančių medžiagų arba branduolinių valdymo strypų tyrimuose.
Elektroninės medžiagos: kaip didelio κ vartų dielektrinių medžiagų (naudojamų silicio dioksidui pakeisti silicio pagrindu pagamintuose lustuose) tyrimo objektas arba feroelektrinių ir multiferoinių medžiagų tyrimams.
Dangos medžiagos: Naudojamos apsauginėms dangoms, kurios yra atsparios aukštai temperatūrai, korozijai arba turi ypatingų optinių savybių (pvz., orlaivių varikliams ar palydovų optiniams komponentams), paruošti.
Eksperimentinė fizika: naudojama kaip Čerenkovo radiatoriaus medžiaga dalelių fizikos eksperimentuose.
Santrauka:
Liutecio oksidas (Lu₂O₃) jokiu būdu nėra eilinė žaliava. Tai pagrindinė strateginė medžiaga, palaikanti šiuolaikines pažangiausias technologijas. Jos pagrindinė vertė slypi:
Kaip aukščiausio lygio matricinė medžiaga didelio našumo lazeriniams kristalams (pvz., Lu: YAG, Lu: YLF), ji leidžia sukurti didelės galios ir didelio stabilumo kietojo kūno lazerius.
Kaip naujos kartos scintiliatorinių medžiagų (LSO, LYSO, LuAG: Ce) kertinis akmuo, ji skatina medicininio vaizdavimo (PET/KT) ir spinduliuotės aptikimo technologijų inovacijas.
Tai suteikia specialiam optiniam stiklui ir skaidriai keramikai puikias optines savybes (didelę refrakciją, mažą dispersiją, platų šviesos pralaidumo diapazoną).
Kaip didelio efektyvumo fosforo matrica (Lu₂O₃:Eu³⁺), ji užtikrina didelio grynumo raudonos šviesos emisiją.
Jis pasižymi unikaliu reakcijos aktyvavimo gebėjimu heterogeninėje katalizėje.
Visos šios taikymo sritys priklauso nuo didelio Lu₂O₃ grynumo (paprastai reikia 4N/99,99 % arba net 5N/99,999 % ar daugiau), tikslaus stechiometrinio santykio ir specifinės fizinės formos (pvz., itin smulkūs milteliai, nanodalelės). Jo taikymo sritys aukštųjų technologijų srityje vis dar plečiasi, ypač lazerių technologijų, medicininio vaizdavimo ir branduolinės medicinos srityse, kur jis užima nepakeičiamą vietą.