应用广泛的氧化镱

理化性质

氧化镱，即三氧化二镱（Ytterbium oxide），其分子式为Yb₂O₃，分子量为394.08。纯品表现为白色无定型粉末，含杂质氧化铥时表现为淡棕色或黄色。氧化镱具有微吸湿性，易从空气中吸收水和二氧化碳，变成碱式碳酸镱，它是钇组中除氧化镥外碱性最弱的一个。氧化镱的相对密度为9.17，熔点是2346℃，它不溶于水和冷的酸，溶于热的稀酸生成无色盐，如硫酸镱、硝酸镱等。在此化合物中，三价镱离子具有顺磁性，在近红外谱区有一系列锐线吸收带，可用于镱的光谱定量分析。

应用领域

（1）氧化镱常用于制备特殊合金、陶瓷电介质、工业发光碳棒、特殊玻璃以及催化剂等物质，还可用于生产热屏蔽涂层材料、电子材料、有源器件材料、电池材料、生物制药等。

例如，氧化镱可用于改善Ni-Zn-P合金镀层物理性能。鉴于稀土镧系元素因特殊电子结构表现出优异的物理和化学性能，向基础镀液中添加Yb₂O_3，在低碳钢钢管表面化学镀沉积Ni-Zn-P合金镀层。通过称量法算得沉积速率，通过盐水浸泡实验测试镀层耐蚀性，采用扫描电镜观察镀层的表面形貌，用X-射线衍射仪检测镀层的晶体结构，考察镀液中Yb₂O₃浓度对镀层的沉积速率，表面形貌，耐蚀时间，晶体结构等的影响。结果随着Yb₂O₃浓度的增大，镀层的沉积速率呈先升高，后下降的趋势，镀层的表面形貌，耐蚀时间和晶体结构均是先得到改善，而后被削弱。向基础镀液中添加15 mg/L Yb₂O₃后，镀速提高了21.6%，耐蚀时间延长了16.7%，镀层由粗糙，灰暗，不均匀和有缺陷，变为平整，光亮，均匀和致密，镀层的非晶相程度得到一定强化，耐蚀性能有所提高。也就是说，基础镀液中添加Yb₂O₃的适宜质量浓度为15 mg/L，该条件下可提高Ni-Zn-P合金的镀速，并改善镀层的质量[1]。

在高温结构陶瓷材料领域，研究人员制备了一种含氧化镱的熔融石英陶瓷材料[2]，该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：熔融石英细粉97～99%，氧化镱细粉1～3%。其制备方法是将熔融石英细粉，氧化镱细粉干混后加入聚乙烯醇溶液结合剂湿混，再经过筛，搅拌，困料后获得坯体成型用坯料。坯体采用液压机成型，成型压强为≥50MPa。干燥后坯体经1200～1300℃高温烧成，保温1～3小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。本报道可为我国玻璃熔制，钢铁及有色金属冶金,电子，军工导弹，航天器等领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景及强化国防的意义。

在电池领域，基于氧化镱衍生出一种氧化镱@C复合双壳层空心球材料，其制备方法如下：1)以二氧化硅微球作为模板，将二氧化硅微球与去离子水的混合液超声处理，得到均匀的二氧化硅微球分散液；2)在磁力搅拌下，向二氧化硅微球分散液中加入碳源，搅拌分散均匀得到混合液，然后将镱源缓慢加入到混合液中，继续搅拌均匀，再加入氟化铵，搅拌均匀，倒入水热反应釜中进行水热反应，反应结束后所得产物经洗涤，烘干后进行煅烧得到氧化镱@C复合双壳层空心球材料。本发明提供的氧化镱@C复合双壳层空心球材料粒径均一，根据其制备得到的电极材料具有优良的电化学性能，具有广阔的应用前景。

（2）氧化镱可用作原料合成金属镱。有关研究公开了一种采用氧化镱原料还原蒸馏制备金属镱[4]的方法，将氯含量大于100PPM的高纯氧化镱原料放入金属坩埚中，并将金属坩埚移入真空加热炉内，密封环境下，真空度10Pa以下，采用分阶段升温，保温方式逐步升温至1100～1200℃进行真空煅烧；真空煅烧完成后关机械泵，冷却至常温；从金属坩埚移出真空加热炉，将真空煅烧过高纯氧化镱与镧屑压块并放入真空碳管炉内进行还原蒸馏；密封环境下，真空度10Pa以下，还原蒸馏采用分阶段升温，保温，分阶段降温方式，金属镧将氧化镱还原成金属镱，金属镱经蒸馏后冷凝于接收器中。本发明得到的金属镱中Cl含量<100PPM，稀土收率大幅度提高。

（3）除上述用途，氧化镱还可用于荧光粉、光学玻璃添加剂及电子工业，主要用于制造计算机的磁泡材料，使磁泡贮存器具有高速度、大容量、小体积、多功能等特点。

例如，郝洪顺[5]等人报道了一种钬掺杂氧化镱荧光粉及其制备方法，利用氧化钬、氧化镱为原料，无水乙醇为分散剂，硼酸为助熔剂，药品研磨混合均匀，置于烘箱内烘干，经高温烧结，制得钬掺杂氧化镱荧光粉。在制备过程中控制配料比、烧结温度、升温速度、保温时间等工艺参数可以制得发光强度不同的粉体。本发明制备的荧光粉具有合成简单、性能稳定等优点，可作为一种荧光材料。

制备方法

方法一：

萃取法分解褐钇铌矿所得混合稀土含有Y₂O₃50%和CeO₂约4%，以除铈后的硝酸稀土溶液进料，采用N263-LiNO₃体系萃取分组得富钇稀土，经酸溶后，再以N263-重溶剂-NH₄SCN体系萃取提纯钇，萃余液为富钇稀土，铥、镱、镥重稀土进入有机相，再经N263-重溶剂萃取使铥镥分组，用盐酸反萃使铥、镱进入水相，经草酸沉淀分离、过滤、灼烧，可以制备得到氧化镱。

方法二：

以含镱的稀土富集物为原料，采用溶剂萃取法、离子交换法或还原法将Yb³⁺与其他稀土离子分离出来，然后以适当的沉淀剂将镱以氢氧化物、碳酸盐、草酸盐形式沉淀析出，灼烧其氢氧化物、碳酸盐或草酸盐即得氧化镱。

参考文献

[1]万丽娟,蒋柏泉,魏林生.氧化镱对碳钢表面化学镀Ni-Zn-P合金的影响[J].表面技术, 2015, 44(7):5.DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.003.

[2]卜景龙,王志发,马飞,等.含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法:CN200910215197.X[P].CN101767983B.

[3]江学良,彭子童,姚楚,等.一种氧化镱@C复合双壳层空心球材料及其制备方法.CN202011556318.X.

[4]张先恒,刘玉宝,赵二雄,等.采用氧化镱原料还原蒸馏制备金属镱的方法.CN202010305978.4.

[5]郝洪顺,郭伟华,靳闪闪,等.一种钬掺杂氧化镱荧光粉及其制备方法:CN201611066076.X[P].CN106753372A.