welche magischen verwendungszwecke haben seltenerdelemente? (ⅱ) - über die anwendung von skandium und yttrium

1. anwendung von skandium

das elementsymbol des skandiums ist sc, der auf chinesisch als kàng ausgesprochen wird, und sein atomgewicht beträgt 44,9559.

scandium ist ein übergangsmetall am oberen rand des periodenzüchtertisches. es hat eine hohe chemische aktivität und reagiert nur mit sauerstoff bei hohen temperaturen, die mit nicht metallischen elementen wie stickstoff und schwefel reagieren und salze mit säuren und basen bilden können.

die erste wichtige anwendung von skandium ist die 'scandium -natriumlampe', die eine metallisch -halide elektrische lichtquelle ist. einige argon sind in der glühbirne gefüllt, und natriumiodid- und scandium -iodid -pulver sind ebenfalls in der glühbirne enthalten. wenn die skandiumionen und natriumionen mit hoher spannung ein spezielles spektrum ausgehen, ist das ganze weiß. scandium -natriumlampen haben eine hohe leuchtmitteleffizienz, eine gute lichtfarbe, energieeinsparung, lange lebensdauer und starke defogging -fähigkeiten. sie werden häufig bei fernsehern und quadraten, stadien und straßenbeleuchtung verwendet, die als dritte generation von lichtquellen bezeichnet werden. die leuchtende effizienz von scandium-natriumlampen beträgt etwa das 4-fache der halogen-wolframlampen und 2-mal die von hochdruck-quecksilberlampen. und die leistung der farbwiedergabe ist ebenfalls gut.

die zweite wichtige anwendung von skandium sind solarzellen. die effizienz von solarzellen hängt weitgehend von den leichten absorptions- und trägertransporteigenschaften des materials ab. aufgrund seines großen bandlückens und des hohen lichtabsorptionskoeffizienten können skandiummaterialien das licht- und infrarotlicht im solarzspektrum effektiv absorbieren, wodurch die photoelektrische umwandlungseffizienz von solarzellen verbessert wird. darüber hinaus kann skandium auch mit anderen materialien wie silizium zusammengesetzt werden, um eine heterostruktur zu bilden, wodurch die leistung von solarzellen weiter verbessert wird. daher wird erwartet, dass die innovative anwendung von skandiummaterialien in solarzellen zur popularisierung erneuerbarer energien beiträgt.

die dritte wichtige anwendung von skandium ist die fotokatalyse. scandiummaterialien haben eine "hohe lichtabsorptionsrate" und "ausgezeichnete photoelektrische umwandlungsleistung", die die sonnenenergie effektiv in chemische energie umwandeln und photokatalytische reaktionen anregen. zum beispiel können skandiummaterialien für die "wasserabzersetzung zur herstellung von wasserstoff" verwendet werden, wodurch solarenergie in lagerbare und verwendbare wasserstoffenergie umgewandelt wird. beispielsweise können skandiummaterialien verwendet werden, um effiziente photoelektrische sensoren vorzubereiten, um eine hochempfindliche erkennung und übertragung von optischen signalen zu erzielen. beispielsweise können skandiummaterialien auch zur herstellung neuer optoelektronischer geräte wie photoelektrischer kristalle auf skandiumbasis und lichtemittierenden dioden auf scandiumbasis usw. verwendet werden, die folglich neue vitalität in die entwicklung der optoelektronischen industrie injizieren. zum beispiel kann scandiumoxid "wasserstoffbrückenbindungskräfte schwächen" und als katalysator für "dehydrierung" und "wasserstoff knacken" verwendet werden.

die vierte wichtige anwendung von skandium besteht darin, die leistung von legierungen zu verbessern. zum beispiel hat scandium eine sehr magische legierungswirkung auf aluminiumlegierungen. solange eine kleine menge skandium zu aluminium zugesetzt wird, wird al3sc erzeugt, was die struktur und die eigenschaften der legierung erheblich verändert. diese "neue generation von aluminiumlegierungsmaterial" hat ein spezifisches gewicht nahe der von aluminium, das auch eine superkristallstabilität, eine superschweißleistung, eine superkorrosionsbeständigkeit und eine gute festigkeit bei einer hohen temperatur von 900 ° c aufweist und auch neutronenstrahlung standhalten kann. es verfügt über sehr attraktive entwicklungsaussichten in luft- und raumfahrt, luftfahrt, schiffen, kernreaktoren, leichten fahrzeugen, hochgeschwindigkeitszügen usw. die scandium-titanlegierung und die scandium-magnesiumlegierung sind beispielsweise ideale materialien mit hohen schmelzpunkten, niedrig spezifischem gewicht und hoher festigkeit. zum beispiel kann skandium auch als zusatz für hochtemperatur-wolfram- und chromlegierungen verwendet werden, um die lebensdauer dieser materialien zu erhöhen. zum beispiel ist scandium auch ein ausgezeichneter modifikator für eisen. eine kleine menge skandium kann die stärke und härte von gusseisen erheblich verbessern.

die fünfte wichtige anwendung von skandium besteht darin, das kristallgitter in "spezialkeramik" zu stabilisieren. zum beispiel haben zirkoniumoxid -keramikmaterialien eine ganz besondere eigenschaft. die leitfähigkeit dieses elektrolyts nimmt mit der temperatur und der sauerstoffkonzentration in der umwelt zu und kann als „empfindlicher sauerstoffgehaltsmesser“ verwendet werden. die instabile kristallstruktur dieses keramikmaterials ist ein nachteil, aber das gitter von zirkoniumoxid -keramikmaterialien mit zugesetztem skandiumoxid ist stabil und kann praktisch verwendet werden. skandiumoxid in keramik spielt eine rolle bei der stabilisierung des kristallgitters und der dichtheit der struktur wie der beton. zum beispiel hat siliziumnitrid, das keramische material mit hohem temperaturresistent, die eigenschaften von superhärte, hochtemperaturwiderstand, korrosionsbeständigkeit, kleiner und niedriger temperatureffektdeformation, kleiner reibungskoeffizienten und verschleißfestigkeit. bei der verwendung von scandiumoxid als verdichtungsmittel kann es seine mechanischen eigenschaften mit hohen temperaturen weiter verbessern.

die sechste wichtige anwendung von skandium ist ein katalysator für hydrocracking im prozess der erdölraffinierung in der chemischen industrie. diese eigenschaft von skandium kann dazu beitragen, skandiumoxid, zirkoniumoxid und yttriumoxid als oxidationsmittel für wasserstoffbrennstoffzellen und als elektrodenmaterial zusammenzustellen, um eine bessere wirkung zu erzielen. darüber hinaus weist der aus lithium-scandium-indiumchlorid hergestellte festkörper-batterie-elektrolyt eine gute lithium-ionen-leitfähigkeit und einen stabilen betrieb auf, was zum durchbruch der fortschritte von festkörperbatterien beigetragen hat.

die siebte wichtige anwendung von skandium besteht in der herstellung von "hochleistungslaserkristallen". jetzt wird "yttrium gallium scandium granat" häufig zur herstellung von hochleistungslasern verwendet. dieser solide laser hat wichtige anwendungen in anderen industriefeldern.

die achte wichtige anwendung von skandium ist seine isotope. scandium kann neutronen in kernreaktoren absorbieren, um radioaktive isotope zu produzieren, die als gammastrahlenquelle für die lokale tumorbehandlung und als radioaktiver tracer verwendet werden können.

2. anwendung von yttrium

das elementsymbol von yttrium ist y, ausgesprochen yǐ, und sein atomgewicht beträgt 88.90585

die chemischen eigenschaften von yttrium sind näher an „schweren seltenen erdelementen“, und yttrium -mineralien werden oft mit mineralien schweren seltenerdelementen gemischt.

die erste wichtige anwendung von yttrium besteht darin, die leistung von edelstahl zu verbessern. genau an das vorhandensein einer kleinen menge yttrium in der fecr -legierung wird seine oxidationsresistenz und -duktilität erheblich verbessert. es ist auch aufgrund des vorhandenseins einer geringen menge an yttrium, dass seltenerd-magnesiumlegierungen die eigenschaften hoher festigkeit, hoher zähigkeit, korrosionsbeständigkeit und hochtemperaturwiderstand aufweisen, die auch einige aluminiumlegierungen mit mittlerer stärke ersetzen und in flugzeug-tragbauteilen verwendet werden können. diese art von legierung hat auch eine gute thermische leitfähigkeit und elektrische leitfähigkeit, und deren anwendungsbereich ist sehr breit. in ähnlicher weise kann das hinzufügen einer geringen menge von yttrium-reichen seltenererde zu kupferlegierungen und al-zr-legierungen ihre vielen eigenschaften verbessern. siliziumnitrid-keramikmaterialien, die yttrium-scandium-aluminium enthalten, können zur herstellung von motorkomponenten verwendet werden.

die zweite wichtige anwendung von yttrium besteht darin, optische hochleistungskristalle herzustellen. bei der verwendung von yttrium-aluminium-granat （y3al5o13） einkristall in der produktion werden high-end-optische linsen von geringer absorption, hoher helligkeit und keinem astigmatismus sein. neodym yttrium aluminium -granat wird auch zur herstellung von laserkristallen verwendet, die in festen lasern weit verbreitet sind. unter ihnen ist es erwähnenswert, "hochleistungslaserkristalle" zu erwähnen, die für laserverarbeitung, laserskalpelle, laserwaffen usw. verwendet werden können. zusätzlich werden reine yttrium-vanadate (yv o4) kristalle verwendet, um optische fasern zuzubereiten, und deren ausbreitungsleistung ist zehnmal höher als die von silicon optischen fasern.

die dritte wichtige anwendung von yttrium besteht darin, "gute primäre farbfluoreszenzpulver" herzustellen. zum beispiel emittiert europiumoxid unter der elektronenanregung blaues licht; mit europium als aktivator, yttriumoxid, yttrium oxysulfid, kann yttrium vanadat reines rotes licht emittieren; mit terbium als aktivator emittiert yttrium aluminium gallium granat reines grünes licht; diese drei materialien werden zu "phosphoren" verarbeitet, die als "farbeinheiten" von displays arbeiten. jede farbeinheit kann verschiedene erwartete farben mit der impaktion von elektronen unterschiedlicher intensitäten ausgeben. diese farbdisplay -technologie ersetzte allmählich die technologien "flüssigkristall" und "plasmaanzeige".

die vierte hauptanwendung von yttrium ist ein cracking -katalysator bei der ölraffinierung. da sowohl yttrium als auch scandium die wirkung der schwächenden „wasserstoffbrückenbindungen“ haben, können kleine molekulare lichtprodukte während der ölraffinierung leicht erhalten; in ähnlicher weise reagiert yttrium auf wasserstoffbrückenbindungen und yttrium-dotiertes srzro3 reagiert sehr empfindlich gegenüber der wasserstoffkonzentration. der grad der wasserstoffabsorption kann sich in der leitfähigkeit widerspiegeln, sodass yttrium-dotiertes srzro3 als gassensor für den „wasserstoffgehalt“ verwendet werden kann.

die fünfte wichtige anwendung von yttrium besteht darin, die eigenschaften des kristallgitters zu verbessern, zu reparieren und zu verhindern. beispielsweise wird yttriumoxid verwendet, um das zirkoniumoxidgitter zu reparieren, um die elektrode der wasserstoffbrennstoffzelle ohne pulverisierung oder abbau zu machen. beispielsweise kann das hinzufügen von yttriumoxid zum strukturkeramik 'siliciumnitrid' die kristallstruktur verdichten und die festigkeit, zähigkeit, verschleißfestigkeit, schlagfestigkeit und hochtemperaturwiderstand des materials erheblich verbessern. es kann in gasturbinenmotoren, anderen schneidwerkzeugen und peastresistenten teilen verwendet werden. zum beispiel hat yttrium-stabilisierte zirkonia, allgemein als zirkoniumdiamant bekannt, hervorragende härte und optische eigenschaften, die sehr nahe an natürlichen diamanten liegen und sogar mit echten diamanten verwechselt werden können.

die obigen ist eine einführung in mehrere wichtige anwendungen der seltenerdelemente scandium und yttrium. aufgrund ihrer umfassenden beteiligung an verschiedenen bereichen wie elektronik, petrochemikalien, metallurgie, maschinerie, energie, leichter industrie, umweltschutz und landwirtschaft erhöhen wir unsere forschungsbemühungen weiter, um die rationale verwendung von elementen der seltenerd und die nachhaltige entwicklung verwandter branchen zu gewährleisten.