氧化釹，化學(xué)式Nd?O?，是一種金屬氧化物。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(wú)機(jī)酸，相對(duì)密度 7.24，熔點(diǎn)約 1900℃，在空氣中加熱能部分生成釹的高價(jià)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(lèi)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?cè)诖艑W(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。

氧化釹主要用作玻璃、陶瓷的著色劑，制造金屬釹的原料和強(qiáng)磁性釹鐵硼的原料。在鎂合金或鋁合金中添加1.5%～2.5%納米氧化釹，可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。另外，摻納米氧化釹的納米氧化釔鋁石榴石產(chǎn)生短波激光束，在工業(yè)上廣泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在醫(yī)療上，摻納米氧化釹的納米氧化釔鋁石榴石激光器代替手術(shù)刀用于摘除手術(shù)或消毒創(chuàng)傷口。納米氧化釹也用于玻璃和陶瓷材料的著色以及橡膠制品和添加劑。

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(zhǎng)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(lái)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(chǎng)合代替普通手術(shù)刀,有很好的作用。

氧化釹的制備方法

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(jiǎn)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(guò)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(guò)濾,最后經(jīng)過(guò)鍛燒制得納米級(jí)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(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、對(duì)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(shí)存在著制備過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程,從而減少了前驅(qū)體粒子的團(tuán)聚和晶粒長(zhǎng)大,最后將此凝膠干燥后經(jīng)過(guò)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(duì)簡(jiǎn)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(lái)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(yáng)極氧化鋁模板、徑跡蝕刻聚合物模板、多孔硅等,由于多孔陽(yáng)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(lái),因此多孔陽(yáng)極氧化鋁模板迅速成為重要研究對(duì)象。如以硝酸釹和尿素為主要原料,多孔陽(yáng)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。

氧化釹的用途

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。