12064-62-9/氧化釓

【背景及概況】^[1][2]

稀土化合物的純度直接決定材料的特殊性能，不同潔凈度的稀土材料可以制備出不同性能要求的陶瓷材料、熒光材料、電子材料等。目前，隨著稀土提煉技術的發展，潔凈稀土化合物呈現出良好的市場前景，高性能稀土材料的制備對潔凈稀土化合物提出了更高要求。有機酸稀土金屬鹽是一種非常重要的一類有機化合物，隨著稀土新材料，新技術在化工、環保、能源等相關領域的應用和推廣，稀土材料在能源技術、新型環保技術、國防軍事技術越來越重要，在世界發達國家將稀土列為戰略資源，而我國以23%的稀土資源承擔了世界90%以上的市場供應。

氧化釓化學式Gd₂O₃，分子量362.498000，熔點2330ºC(lit.)g，密度7.407，是一種粉末。如果吸入，請將患者移到新鮮空氣處；如果皮膚接觸，應脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚，如有不適感，就醫；如果眼晴接觸，應分開眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗，并立即就醫；如果食入，立即漱口，禁止催吐，應立即就醫。我國稀土行業的發展近年尤為迅速，

【制備】^[3]

納米氧化釓的制備：將10 g微米級氧化釓粉體與濃度為3.23mol·L 的鹽酸混合，加熱直至反應完全，生成氯化釓后加入一定量的聚乙二醇（起到分散劑作用，能夠使制得的乳白色膠體狀前驅體在較長時間內穩定存在），充分攪拌使聚乙二醇溶解分散，然后加入去離子水將Gd。 濃度調至0.2mol·L。，并冷卻至室溫；在劇烈攪拌下，向制備的氯化釓溶液中滴加濃度為1 mol·L 的氨水，至pH值達到9，攪拌下充分反應30 min，生成氫氧化釓膠體。然后在劇烈攪拌下，向制得的膠體中加入去離子水，得到500 mL懸浮溶液，待分散均勻后進行噴霧干燥，即制得前驅體。將前驅體在不同溫度（600～900℃）下煅燒數小時，即可得到納米氧化釓。

【應用】^[2][4]

氧化釓可用于多種行業，在玻璃工業氧化釓專用作高折射率玻璃的組分，氧化釓與鑭一起使用，有助于玻璃化區域的變化和提高玻璃的熱穩定性。核工業用于核反應堆控制棒，原子反應堆中的中子吸收材料，磁泡材料，增感屏材料等。氧化釓還可用于制造電容器、X射線增感屏及釓鎵石榴石材料，陶瓷等。應用舉例如下：

1. 用于制備氧化釓陶瓷，釓在不銹鋼或鎳基金屬中沒有溶解性，在晶界上易形成一種富釓的第二相共晶產物(Ni,Cr)Gd，熱軋易產生第二相，并引起各向異性。將氧化釓摻入復合材料中極大提高了材料的中子屏蔽性能。氧化釓陶瓷具有機械強度高，耐磨性、耐腐蝕性好，熱穩定性能優良等優點。氧化釓陶瓷可由以下質量份的原料組成制得:氧化釓粉體95～99.5份和釔鋁石榴石0.5～5份；或者，氧化釓粉體95～99.5份和氧化鈦0.5～5份；或者，氧化釓粉體95～99.5份和氧化鋁0.5～5份。

制備方法步驟如下：1）按質量份，按如下三種方案之一配料：氧化釓粉體95～99.5份和釔鋁石榴石0.5～5份；或者，氧化釓粉體95～99.5份和氧化鈦0.5～5份；或者，氧化釓粉體95～99.5份和氧化鋁0.5～5份；以無水乙醇為介質，以氧化鋯球石為研磨介質，球磨混合2～5h，將球磨混合的料漿在真空環境下烘干，得混合粉體；2）將步驟1）制得混合粉體添加粘結劑，在15～30MPa預壓成型，然后在100～ 180MPa壓力下等靜壓成型，得成型坯體；3）將步驟2）得到的成型坯體干燥，升溫至1400～1650℃，在氧化氣氛下，保溫燒 結15～120min，自然冷卻，即得氧化釓陶瓷。

2. 用于制備含氧化釓的聚醚醚酮合材料。聚醚醚酮樹脂是目前已經開發成功的特種工程塑料中的一個重要家族，其具 有耐熱等級高、耐輻射、耐水解、抗靜電、沖擊強度高、耐磨性和耐疲勞性好、阻燃、電性能優異等特點。自商品化以來，已經在航空航天、汽車、電子電器、化工、機械和醫療衛生等領域獲得了的廣泛的應用。為了滿足聚醚醚酮樹脂不同的使用要求，通常在聚醚醚酮樹脂中加入無機填料、玻璃纖維、碳纖維等或者其他樹脂共混進行共混，這樣不僅可以降低制品成本，還能改善聚醚醚酮的成型加工性能和使用性能。添加氧化釓后復合材料的模量和強度均有所提高，斷裂伸長率有所降低，但是不影響材料的加工與使用；添加氧化釓后，聚醚醚酮的加工窗口不變，流動性基本不受影響；聚醚醚酮有優良的機械性能、熱性能、耐輻射性能，氧化釓有良好射線吸收性能，因此含氧化釓的聚醚醚酮復合材料具有良好射線屏蔽性能，在射線屏 蔽領域可以得到應用；含氧化釓的聚醚醚酮復合材料可再加工回收再利用，對節約寶貴的稀土 資源有重要意義。其組成如下：聚醚醚酮，磺化聚醚醚酮和氧化釓；聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮和氧化釓的總質量份數為100，則氧化釓質量份數為X=5～35，磺化聚醚醚酮質量份數為0～0.08X，余量為聚醚醚酮。

【參考文獻】

[1] 高明航. 稀土元素在飼料工業中的應用進展[J]. 中國飼料添加劑, 2017 (8): 21-25.

[2] 張玉軍;趙佳星;龔紅宇;張羽白;李其松.一種氧化釓陶瓷及其制備方法. CN201510350571.2，申請日 2015-06-23

[3] 趙永鋒, 胡水, 張立群, 等. 納米氧化釓/NBR 復合材料的制備及其屏蔽性能研究[J]. 橡膠工業, 2010 (10): 581-585.

[4] 楊延華;王海濱;王婷婷;劉韜;張航;王貴賓;姜振華.一種含氧化釓的聚醚醚酮復合材料及其制備方法. CN201210313093，申請日2012-08-29