welke magische toepassingen hebben zeldzame aardelementen? (ⅱ) —— over de toepassing van scandium en yttrium

1. toepassing van scandium

het elementsymbool van scandium is sc, uitgesproken als kàng in het chinees, en het atoomgewicht is 44.9559.

scandium is een overgangsmetaal aan de bovenkant van het periodiek systeem. het heeft een hoge chemische activiteit en reageert alleen met zuurstof bij hoge temperaturen, die kunnen reageren met niet-metalen elementen zoals stikstof en zwavel, en zouten vormen met zuren en basen.

de eerste belangrijke toepassing van scandium is de 'scandium -natriumlamp', een elektrische lichtbron met metaalhalogenide. sommige argon is gevuld in de lamp en natriumjodide en scandiumjodidepoeder zijn ook in de bol. wanneer ze ontladen bij hoge spanning, stoten de scandiumionen en natriumionen een speciaal spectrum uit, maar het geheel is wit. scandium natriumlampen hebben een hoge lichtgevende efficiëntie, goede lichtkleur, energiebesparing, lange levensduur en sterk defogging vermogen. ze worden veel gebruikt bij televisieschieten en vierkanten, stadions en wegverlichting, bekend als de derde generatie lichtbronnen. de lichtgevende efficiëntie van scandium-natriumlampen is ongeveer 4 keer die van halogeen wolfraamlampen en 2 keer die van hoge druk kwiklampen. en de kleurweergaveprestaties zijn ook goed.

de tweede belangrijke toepassing van scandium is zonnecellen. de efficiëntie van zonnecellen hangt grotendeels af van de lichtabsorptie en transporteigenschappen van het materiaal. vanwege de grote bandgap en de absorptiecoëfficiënt met hoge licht kunnen scandiummaterialen zichtbaar licht en infraroodlicht in het zonnestrum effectief absorberen, waardoor de foto -elektrische conversie -efficiëntie van zonnecellen wordt verbeterd. bovendien kan scandium ook worden verergerd met andere materialen, zoals silicium, om een ​​heterostructuur te vormen, waardoor de prestaties van zonnecellen verder worden verbeterd. daarom wordt verwacht dat de innovatieve toepassing van scandiummaterialen in zonnecellen zal bijdragen aan de popularisering van hernieuwbare energie.

de derde belangrijke toepassing van scandium is fotokatalyse. scandiummaterialen hebben een 'hoog lichtabsorptiesnelheid' en 'uitstekende foto -elektrische conversieprestaties', die zonne -energie effectief kunnen omzetten in chemische energie en fotokatalytische reacties kunnen aandrijven. scandiummaterialen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor 'waterontleding om waterstof te produceren', waardoor zonne -energie wordt omgezet in opbergbare en bruikbare waterstofergie. scandiummaterialen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om efficiënte foto -elektrische sensoren te bereiden om zeer gevoelige detectie en overdracht van optische signalen te bereiken. scandiummaterialen kunnen bijvoorbeeld ook worden gebruikt bij het bereiden van nieuwe opto-elektronische apparaten, zoals op scandium gebaseerde foto-elektrische kristallen en op scandium gebaseerde lichtemitterende diodes, enz., bijgevolg nieuwe vitaliteit injecteren in de ontwikkeling van de opto-elektronische industrie. scandiumoxide kan bijvoorbeeld 'waterstofbindingskrachten verzwakken' en kan worden gebruikt als een katalysator voor 'dehydrogenering' en 'waterstofscheuren'.

de vierde belangrijke toepassing van scandium is het verbeteren van de prestaties van legeringen. scandium heeft bijvoorbeeld een zeer magisch legeringseffect met aluminiumlegeringen. zolang een kleine hoeveelheid scandium wordt toegevoegd aan aluminium, zal al3sc worden gegenereerd, wat de structuur en eigenschappen van de legering aanzienlijk zal veranderen. deze 'nieuwe generatie aluminiumlegeringsmateriaal' heeft een specifiek gewicht in de buurt van dat van aluminium, dat ook een super kristalstabiliteit, superlassenprestaties, supercorrosieweerstand en goede sterkte heeft bij een hoge temperatuur van 900 ° c, en kan ook bestand zijn tegen neutronenstraling; het heeft zeer aantrekkelijke ontwikkelingsperspectieven in ruimtevaart, luchtvaart, schepen, kernreactoren, lichte voertuigen, hoge snelheidstreinen, enz. bijvoorbeeld, scandium-titaniumlegering en scandium magnesiumlegering zijn ideale materialen met hoge smeltpunten, lage specifieke ernst en hoge sterkte. scandium kan bijvoorbeeld ook worden gebruikt als een additief voor wolfraam en chroomlegeringen op hoge temperatuur om de levensduur van deze materialen te vergroten. scandium is bijvoorbeeld ook een uitstekende modificator voor ijzer. een kleine hoeveelheid scandium kan de sterkte en hardheid van gietijzer aanzienlijk verbeteren.

de vijfde belangrijke toepassing van scandium is om het kristalrooster in 'special ceramics' te stabiliseren. zirkoniumoxide keramische materialen hebben bijvoorbeeld een zeer speciale eigenschap. de geleidbaarheid van deze elektrolyt neemt toe met de temperatuur- en zuurstofconcentratie in de omgeving en kan worden gebruikt als een 'gevoelige zuurstofgehalte meter'. de onstabiele kristalstructuur van dit keramische materiaal is een nadeel, maar het rooster van keramische materialen van zirkoniumoxide met toegevoegde scandiumoxide is stabiel en kan in praktisch worden gebruikt. scandiumoxide in keramiek speelt een rol bij het stabiliseren van het kristalrooster en het maken van de structuur dicht zoals het beton. siliciumnitride, het resistente engineering van het keramische materiaal op hoge temperatuur, heeft bijvoorbeeld de kenmerken van superhardheid, weerstand met hoge temperatuur, corrosiebestendigheid, kleine hoge en lage temperatuur impactvervorming, kleine wrijvingscoëfficiënt en slijtvastheid. bij het gebruik van scandiumoxide als verdichtingsmiddel kan het zijn mechanische eigenschappen bij hoge temperatuur verder verbeteren.

de zesde belangrijke toepassing van scandium is als een katalysator voor hydrocracking tijdens het proces van aardolieraffinage in de chemische industrie. deze eigenschap van scandium kan helpen om scandiumoxide, zirkoniumoxide en yttriumoxide samen te maken als een oxidatiemiddel voor waterstofbrandstofcellen en als een elektrodemateriaal om een ​​beter effect te hebben. bovendien heeft de solid-state batterij-elektrolyt gemaakt van lithium-scandium indiumchloride een goede geleidbaarheid van lithiumionen en stabiele werking, die heeft bijgedragen aan de doorbraak voortgang van vaste statenbatterijen.

de zevende belangrijke toepassing van scandium is bij de productie van 'krachtige laserkristallen'. nu wordt 'yttrium gallium scandium grannet' veel gebruikt om krachtige lasers te maken. deze vaste laser heeft belangrijke toepassingen op andere industriële velden.

de achtste belangrijke toepassing van scandium is de isotopen. scandium kan neutronen in kernreactoren absorberen om radioactieve isotopen te produceren, die kunnen worden gebruikt als een gammastraalbron voor lokale tumorbehandeling en als een radioactieve tracer.

2. toepassing van yttrium

het elementsymbool van yttrium is y, uitgesproken als yǐ en het atoomgewicht is 88.90585

de chemische eigenschappen van yttrium zijn dichter bij 'zware zeldzame aardelementen', en yttriummineralen worden vaak gemengd met zware zeldzame aardelementenmineralen.

de eerste belangrijke toepassing van yttrium is het verbeteren van de prestaties van roestvrij staal. het is juist vanwege de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid yttrium in de fecr -legering dat de oxidatieresistentie en ductiliteit ervan sterk zijn verbeterd. het is ook vanwege de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid yttrium dat zeldzame aardmagesiumlegeringen de kenmerken hebben van hoge sterkte, hoge taaiheid, corrosieweerstand en hoge temperatuurweerstand, die ook enkele aluminiumlegeringen met gemiddeld sterkte kunnen vervangen en worden gebruikt in vliegtuig-dragende componenten. dit soort legering heeft ook een goede thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid, en het toepassingsbereik is erg breed. evenzo kan het toevoegen van een kleine hoeveelheid yttrium-rijke zeldzame aarde aan koperlegeringen en al-zr-legeringen hun vele eigenschappen verbeteren. siliciumnitride keramische materialen die yttrium-scandium-aluminium bevatten, kunnen worden gebruikt om motorcomponenten te produceren.

de tweede belangrijke toepassing van yttrium is om krachtige optische kristallen te maken. bij het gebruik van yttrium aluminium granaat （y3al5o13） enkel kristal in de productie, high-end optische lenzen zullen lage absorptie, hoge helderheid en geen astigmatisme zijn. neodymium yttrium aluminium granaat wordt ook gebruikt om laserkristallen te maken, die veel worden gebruikt in vaste lasers; onder hen is het de moeite waard om "high-power laserkristallen" te vermelden, die kunnen worden gebruikt voor laserverwerking, lasercalpels, laserwapens, enz.

de derde belangrijke toepassing van yttrium is het maken van 'goed primaire kleur fluorescerend poeder'. onder elektronenexcitatie stoot europiumoxide bijvoorbeeld blauw licht uit; met europium als een activator, yttriumoxide, yttrium oxysulfide, kan yttrium vanadaat zuiver rood licht uitstoten; met terbium als een activator straalt yttrium aluminium gallium granaat puur groen licht uit; deze drie materialen worden gemaakt in 'fosforen' die werken als 'kleureenheden' van displays. elke kleureenheid kan verschillende verwachte kleuren uitzenden met de impactie van elektronen van verschillende intensiteiten. deze kleurweergavetechnologie verving geleidelijk de technologieën 'vloeibare kristalweergave' en 'plasma display'.

de vierde belangrijke toepassing van yttrium is een kraakkatalysator bij het raffineren van olieverslagen. aangezien zowel yttrium als scandium het effect hebben van het verzwakken van 'waterstofbruggen', worden producten van kleine moleculair licht gemakkelijk verkregen tijdens het raffineren van de olieverf; evenzo is yttrium gevoelig voor waterstofbruggen en is yttrium-gedoteerde srzro3 zeer gevoelig voor waterstofconcentratie. de mate van waterstofabsorptie kan worden gereflecteerd in de geleidbaarheid, dus yttrium-gedoteerde srzro3 kan worden gebruikt als een gassensor voor 'waterstofgehalte'.

de vijfde belangrijke toepassing van yttrium is om de eigenschappen van het kristalrooster te verbeteren, te repareren en te verdichten. yttriumoxide wordt bijvoorbeeld gebruikt om het zirkoniumoxide -rooster te repareren om de elektrode van de waterstofbrandstofcel zonder pulverisatie of afbraak te maken. het toevoegen van yttriumoxide aan het structurele keramische 'siliciumnitride' kan bijvoorbeeld de kristalstructuur verdichten en de sterkte, taaiheid, slijtvastheid, impactweerstand en hoge temperatuurweerstand van het materiaal aanzienlijk verbeteren. het kan worden gebruikt in gasturbinemotoren, andere snijgereedschap en slijtvaste delen. yttrium-gestabiliseerde zirkonia, algemeen bekend als zirkoniumdiamant, heeft bijvoorbeeld uitstekende hardheid en optische eigenschappen, die zeer dicht bij natuurlijke diamanten liggen en misschien zelfs worden aangezien voor echte diamanten.

het bovenstaande is een inleiding tot verschillende belangrijke toepassingen van het zeldzame earth -elementen scandium en yttrium. vanwege hun uitgebreide betrokkenheid op verschillende gebieden zoals elektronica, petrochemicaliën, metallurgie, machines, energie, lichte industrie, milieubescherming en landbouw, blijven we onze onderzoeksinspanningen vergroten om het rationele gebruik van zeldzame aardelementen en de duurzame ontwikkeling van verbonden industrieën te waarborgen.