Lutetium(III) Oksida
| Lutetium OksidaHartanah |
| Sinonim | Lutetium oksida, Lutetium sesquioxide |
| No. CAS | 12032-20-1 |
| Formula kimia | Lu2O3 |
| Jisim molar | 397.932g/mol |
| Takat lebur | 2,490°C(4,510°F; 2,760K) |
| Takat didih | 3,980°C(7,200°F; 4,250K) |
| Keterlarutan dalam pelarut lain | Tidak larut |
| Jurang jalur | 5.5eV |
Ketulenan TinggiLutetium OksidaSpesifikasi
| Saiz Zarah (D50) | 2.85 µm |
| Ketulenan（Lu2O3） | ≧99.999% |
| TREO(Jumlah Oksida Nadir Bumi) | 99.55% |
| Kandungan Bahan Bendasing RE | ppm | Bendasing Bukan REE | 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 | LOI | 0.15% |
| Gd2O3 | <1 | ||
| Tb4O7 | <1 | ||
| Dy2O3 | <1 | ||
| Ho2O3 | <1 | ||
| Er2O3 | <1 | ||
| Tm2O3 | <1 | ||
| Yb2O3 | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【Pembungkusan】25KG/beg Keperluan: kalis lembapan, bebas habuk, kering, mempunyai pengudaraan dan bersih.
Apa ituLutetium Oksidadigunakan untuk?
Kristal laser dan bahan matriks teras untuk laser keadaan pepejal:
Aplikasi teras: Lu₂O₃ ialah bahan permulaan utama untuk pembuatan kristal laser berprestasi tinggi seperti garnet aluminium itrium yang didop lutetium dan litium fluorida itrium yang didop lutetium. Kristal ini biasanya dinyatakan sebagai Lu: YAG (Garn Aluminium Itrium) atau Lu: YLF (Fluorida Litium Itrium).
Mekanisme tindakan: Ion Lutetium (Lu³⁺) sendiri biasanya tidak digunakan sebagai ion aktif (pusat pancaran laser). Namun, sebagai sebahagian daripada kekisi matriks, ia boleh menyediakan persekitaran kekisi yang sangat stabil dan padat. Apabila didop dengan ion nadir bumi lain (seperti Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺), kristal berasaskan Lu₂O₃ mempamerkan:
Kekonduksian terma yang tinggi: Melenyapkan haba dengan berkesan, membolehkan operasi laser berkuasa tinggi dan mengurangkan kesan kanta terma.
Kestabilan kimia dan mekanikal yang tinggi: Memastikan kebolehpercayaan laser jangka panjang dalam persekitaran yang keras.
Sifat tenaga fonon yang sangat baik: Mempengaruhi jangka hayat aras tenaga dan kecekapan kuantum ion laser.
Aplikasi: Laser ini digunakan secara meluas dalam pemprosesan bahan perindustrian (pemotongan, kimpalan, penandaan), perubatan (pembedahan oftalmik, rawatan kulit), penyelidikan saintifik, lidar dan penyelidikan gabungan kurungan inersia berpotensi.
Seramik dan kaca khas:
Kaca optik indeks biasan tinggi/sebaran rendah: Lu₂O₃ digunakan untuk membuat kaca optik khas (seperti kaca optik lantanida) dengan indeks biasan yang sangat tinggi dan ciri sebaran yang sangat rendah. Kaca ini penting untuk membetulkan aberasi kromatik dalam sistem optik canggih (seperti objektif mikroskop, kanta kamera mewah dan sistem litografi).
Seramik lutsinar: Lu₂O₃ itu sendiri atau digabungkan dengan oksida lain (seperti Y₂O₃) boleh digunakan untuk membuat seramik polikristalin lutsinar. Seramik ini mempunyai keseragaman optik dan transmisi cahaya yang serupa dengan hablur tunggal, tetapi saiznya lebih besar, kekuatan mekanikal lebih tinggi dan mungkin lebih murah untuk disediakan. Aplikasi termasuk media penguatan laser, tingkap inframerah, fairing peluru berpandu dan pelindung lampu pencahayaan berintensiti tinggi.
Bahan tambahan seramik struktur: Sedikit Lu₂O₃ boleh ditambah sebagai bantuan pensinteran atau agen kejuruteraan sempadan butiran untuk meningkatkan sifat mekanikal suhu tinggi, rintangan pengoksidaan dan rintangan rayapan seramik canggih lain (seperti silikon nitrida dan silikon karbida), dan digunakan dalam galas suhu tinggi, alat pemotong dan komponen enjin turbin.
Sintilator dan pengesanan sinaran:
Bahan mentah teras: Lu₂O₃ ialah bahan mentah yang sangat diperlukan untuk mensintesis hablur tunggal dan seramik sintilator berasaskan lutetium berprestasi tinggi. Wakil yang paling penting ialah:
Lutetium silikat: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ dan kristal terbitannya. Dengan ketumpatan tinggi (~7.4 g/cm³), nombor atom berkesan yang tinggi, masa pereputan yang cepat dan output cahaya yang tinggi, ia merupakan bahan pengesan paling canggih dalam tomografi pancaran positron.
Lutetium yttrium aluminat: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ seramik. Menggabungkan kelebihan output cahaya yang tinggi, pereputan cepat, resolusi tenaga yang baik dan seramik yang boleh dibuat kepada saiz yang besar dan bentuk yang kompleks, ia digunakan secara meluas dalam pengimejan perubatan (PET/CT), eksperimen fizik bertenaga tinggi, keselamatan tanah air (pengimbasan bagasi/kargo) dan pembalakan telaga minyak.
Kelebihan: Nombor atom lutetium yang tinggi (71) memberikan bahan ini keupayaan menyekat foton bertenaga tinggi (sinar-X, sinar gama) yang sangat baik, sekali gus meningkatkan kecekapan pengesanan.
Fosfor dan bahan pendarkilau:
Bahan matriks: Lu₂O₃ boleh digunakan sebagai matriks yang cekap untuk bahan pendarkilau yang diaktifkan ion nadir bumi. Apabila didop dengan ion europium (Eu³⁺), ia boleh memancarkan pendarfluor merah yang sangat tulen (puncak utama ~611 nm) dengan lebar jalur pancaran yang sempit dan ketulenan warna yang tinggi.
Aplikasi: Terutamanya digunakan dalam teknologi paparan canggih (seperti skrin penguatan imej sinar-X resolusi tinggi perubatan, jenis paparan pancaran medan tertentu) dan prob pendarfluor (biopenanda, sensor). Kestabilan kimia dan habanya yang sangat baik memastikan jangka hayat fosfor yang panjang.
Kesan pemangkin:
Komponen pemangkin: Lu₂O₃ aktif dalam pelbagai tindak balas pemangkin disebabkan oleh keasidan Lewisnya:
Penapisan petroleum: Ia boleh digunakan sebagai pembawa pemangkin atau komponen aktif (kadangkala digunakan dalam kombinasi dengan oksida logam lain) dalam proses seperti peretakan (penguraian minyak berat menjadi bahan api ringan), pengalkilan (menghasilkan komponen petrol beroktan tinggi), dan hidropemprosesan (desulfurisasi, denitrogenasi).
Tindak balas pempolimeran: Dalam tindak balas pempolimeran olefin (seperti etilena dan propilena), Lu₂O₃ atau derivatifnya boleh digunakan sebagai komponen pemangkin untuk mempengaruhi taburan berat molekul dan mikrostruktur polimer.
Penukaran metana: Ia menunjukkan nilai penyelidikan dalam tindak balas seperti gandingan oksidatif metana atau pembentukan semula untuk menghasilkan gas sintesis.
Rawatan ekzos kereta: Ia digunakan sebagai komponen penstabil atau pemangkin bersama dalam pemangkin tiga hala (walaupun aplikasinya kurang berbanding serium, zirkonium, dll.).
Mekanisme: Aktiviti pemangkinannya terutamanya berasal daripada keupayaan penjerapan dan pengaktifan kekosongan oksigen permukaan dan tapak ion Lu³⁺ yang terdedah pada molekul bahan tindak balas.
Aplikasi canggih lain:
Industri nuklear: Isotop Lu-176 (kelimpahan semula jadi kira-kira 2.6%) mempunyai keratan rentas penangkapan neutron terma yang besar dan boleh ditukar menjadi isotop radioaktif Lu-177 yang berharga secara perubatan (untuk radioterapi yang disasarkan) selepas penyinaran neutron. Lu₂O₃ ialah bahan permulaan untuk penulenan Lu-176 atau penyediaan radiofarmaseutikal Lu-177. Lu₂O₃ berketulenan tinggi juga boleh digunakan dalam penyelidikan bahan penyerap neutron atau rod kawalan nuklear.
Bahan elektronik: Sebagai objek penyelidikan bahan dielektrik get κ tinggi (digunakan untuk menggantikan silikon dioksida dalam cip berasaskan silikon), atau untuk penyelidikan bahan feroelektrik dan multiferoik.
Bahan salutan: Digunakan untuk menyediakan salutan pelindung yang tahan terhadap suhu tinggi, kakisan atau mempunyai sifat optik khas (seperti untuk enjin pesawat atau komponen optik satelit).
Fizik eksperimen: Digunakan sebagai bahan radiator Cherenkov dalam eksperimen fizik zarah.
Ringkasan:
Lutetium oksida (Lu₂O₃) bukanlah bahan mentah biasa. Ia merupakan bahan strategik utama yang menyokong teknologi canggih moden. Nilai terasnya terletak pada:
Sebagai bahan matriks peringkat tertinggi untuk kristal laser berprestasi tinggi (seperti Lu: YAG, Lu: YLF), ia membolehkan laser keadaan pepejal berkuasa tinggi dan kestabilan tinggi.
Sebagai asas kepada generasi bahan sintilator seterusnya (LSO, LYSO, LuAG: Ce), ia memacu inovasi pengimejan perubatan (PET/CT) dan teknologi pengesanan sinaran.
Ia memberikan kaca optik khas dan seramik lutsinar sifat optik yang sangat baik (pembiasan tinggi, penyebaran rendah, julat penghantaran cahaya yang luas).
Sebagai matriks fosfor berkecekapan tinggi (Lu₂O₃:Eu³⁺), ia memberikan pancaran cahaya merah berketulenan tinggi.
Ia mempamerkan keupayaan pengaktifan tindak balas yang unik dalam pemangkinan heterogen.
Semua aplikasi ini bergantung pada ketulenan Lu₂O₃ yang tinggi (biasanya memerlukan 4N/99.99% atau 5N/99.999% atau lebih), nisbah stoikiometri yang tepat dan bentuk fizikal tertentu (seperti serbuk ultrahalus, nanopartikel). Kedalaman dan keluasan aplikasinya dalam bidang berteknologi tinggi masih berkembang, terutamanya dalam bidang teknologi laser, pengimejan perubatan dan perubatan nuklear, di mana ia mempunyai kedudukan yang tidak dapat digantikan.