nadir toprak unsurlarının hangi büyülü kullanımları var? (ⅱ) —— scandium ve yttrium uygulaması hakkında

1. scandium'un uygulanması

scandium'un element sembolü, çin'de kàng olarak telaffuz edilen sc'dir ve atom ağırlığı 44.9559'dur.

scandium, periyodik tablonun üstünde bir geçiş metalidir. yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir ve sadece azot ve kükürt gibi metalik olmayan elementlerle reaksiyona girebilen ve asit ve bazlarla tuzlar oluşturabilen yüksek sıcaklıklarda oksijen ile reaksiyona girer.

scandium'un ilk önemli uygulaması, metal halide elektrikli ışık kaynağı olan 'skandiyum sodyum lambası'. bazı argon ampul içinde doldurulur ve ampulde sodyum iyodür ve skandiyum iyodür tozu bulunur. yüksek voltajda boşaltıldığında, skandiyum iyonları ve sodyum iyonları özel bir spektrum yayar, ancak bütün beyazdır. scandium sodyum lambalar yüksek aydınlık verimliliğe, iyi açık renkte, enerji tasarrufu, uzun ömür ve güçlü büro kabiliyetine sahiptir. üçüncü nesil ışık kaynakları olarak bilinen televizyon çekimi ve kareler, stadyumlar ve yol aydınlatmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. skandiyum sodyum lambalarının aydınlık verimliliği, halojen tungsten lambalarının yaklaşık 4 katı ve yüksek basınçlı cıva lambalarının 2 katıdır. ve renk oluşturma performansı da iyi.

skanyumun ikinci önemli uygulaması güneş hücreleridir. güneş hücrelerinin verimliliği büyük ölçüde malzemenin ışık emilimine ve taşıyıcı taşıma özelliklerine bağlıdır. büyük bant aralığı ve yüksek ışık emilim katsayısı nedeniyle, skandiyum malzemeleri güneş spektrumunda görünür ışık ve kızılötesi ışığı etkili bir şekilde emebilir, böylece güneş hücrelerinin fotoelektrik dönüşüm verimliliğini artırabilir. ek olarak, skandiyum, bir hetero -yapı oluşturmak için silikon gibi diğer malzemelerle de birleştirilebilir ve güneş pillerinin performansını daha da artırır. bu nedenle, skandiyum malzemelerinin güneş hücrelerinde yenilikçi uygulamasının yenilenebilir enerjinin popülerleştirilmesine katkıda bulunması beklenmektedir.

scandium'un üçüncü önemli uygulaması foto katalizdir. skanyum malzemeleri, güneş enerjisini etkili bir şekilde kimyasal enerjiye dönüştürebilen ve fotokatalitik reaksiyonları yönlendirebilen 'yüksek ışık emme oranı' ve 'mükemmel fotoelektrik dönüşüm performansı' içerir. örneğin, skandiyum malzemeleri 'hidrojen üretmek için su ayrışması' için kullanılabilir, güneş enerjisini depolanabilir ve kullanılabilir hidrojen enerjisine dönüştürür. örneğin, skandiyum malzemeleri, optik sinyallerin oldukça hassas tespiti ve iletimini sağlamak için verimli fotoelektrik sensörler hazırlamak için kullanılabilir. örneğin, skandiyum malzemeleri, skandiyum bazlı fotoelektrik kristaller ve skandiyum bazlı ışık yayan diyotlar vb. gibi yeni optoelektronik cihazların hazırlanmasında da kullanılabilir, sonuç olarak optoelektronik endüstrinin gelişimine yeni bir canlılık enjekte eder. örneğin, skandiyum oksit 'hidrojen bağlanma kuvvetlerini zayıflatabilir' ve 'dehidrojenasyon' ve 'hidrojen çatlaması' için bir katalizör olarak kullanılabilir.

scandium'un dördüncü önemli uygulaması alaşımların performansını artırmaktır. örneğin, skandyum alüminyum alaşımlarla çok büyülü bir alaşım etkisine sahiptir. alüminuma az miktarda skandiyum eklendiği sürece, alaşımın yapısını ve özelliklerini önemli ölçüde değiştirecek olan al3sc üretilecektir. bu 'yeni nesil alüminyum alaşım malzemesi', aynı zamanda süper kristal stabilitesine, süper kaynak performansına, süper korozyon direncine ve 900 ° c'lik yüksek bir sıcaklıkta iyi mukavemete sahip olan ve ayrıca nötron radyasyonuna dayanabilen alüminyumun yakınına yakın bir yerçekimine sahiptir; havacılık, havacılık, gemiler, nükleer reaktörler, hafif araçlar, yüksek hızlı trenler, vb. örneğin, skandiyum, bu malzemelerin hizmet ömrünü artırmak için yüksek sıcaklık tungsten ve krom alaşımlarına katkı maddesi olarak da kullanılabilir. örneğin, skandiyum da demir için mükemmel bir değiştiricidir. az miktarda skandiyum dökme demirin gücünü ve sertliğini önemli ölçüde artırabilir.

scandium'un beşinci önemli uygulaması 'özel seramik'teki kristal kafesi stabilize etmektir. örneğin, zirkonyum oksit seramik malzemelerinin çok özel bir özelliği vardır. bu elektrolitin iletkenliği, çevredeki sıcaklık ve oksijen konsantrasyonu ile artar ve 'hassas oksijen içeriği ölçer' olarak kullanılabilir. bu seramik malzemenin kararsız kristal yapısı bir dezavantajdır, ancak skandiyum oksit ile zirkonyum oksit seramik malzemelerinin kafesi stabildir ve pratik kullanılabilir. seramiklerde skandiyum oksit, kristal kafesin stabilize edilmesinde ve yapıyı betonun yaptığı gibi yoğun hale getirmede rol oynar. örneğin, yüksek sıcaklık dirençli mühendislik seramik malzemesi olan silikon nitrür, süper sertlik, yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci, küçük yüksek ve düşük sıcaklık darbe deformasyonu, küçük sürtünme katsayısı ve aşınma direncinin özelliklerine sahiptir. bir yoğunlaştırma maddesi olarak skandiyum oksit kullanılırken, yüksek sıcaklık mekanik özelliklerini daha da geliştirebilir.

scandium'un altıncı önemli uygulaması, kimya endüstrisinde petrol rafinasyonu sürecinde hidrokrajlama için bir katalizördür. scandium'un bu özelliği, hidrojen yakıt hücreleri için bir oksidan olarak ve daha iyi bir etkiye sahip olmak için skandiyum oksit, zirkonyum oksit ve yttriyum oksidin bir araya getirilmesine yardımcı olabilir. ek olarak, lityum skandiyum indiyum klorürden yapılmış katı hal pil elektroliti, katı hal pillerin atılım ilerlemesine katkıda bulunan iyi lityum iyon iletkenliğine ve kararlı bir çalışmaya sahiptir.

scandium'un yedinci önemli uygulaması 'yüksek güçlü lazer kristalleri' üretimindedir. şimdi, 'yttrium gallium scandium garnet' yüksek güçlü lazerler yapmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. bu katı lazerin diğer endüstriyel alanlarda önemli uygulamaları vardır.

scandium'un sekizinci önemli uygulaması onun izotoplarıdır. skanyum, lokal tümör tedavisi için bir gama ışını kaynağı ve radyoaktif izleyici olarak kullanılabilen radyoaktif izotoplar üretmek için nükleer reaktörlerde nötronları emebilir.

2. yttrium'un başvurusu

yttrium'un element sembolü y, belirgin yǐ ve atom ağırlığı 88.90585

yttrium'un kimyasal özellikleri 'ağır nadir toprak elemanlarına' daha yakındır ve yttrium mineralleri genellikle ağır nadir toprak elemanı mineralleri ile karıştırılır.

yttrium'un ilk önemli uygulaması paslanmaz çeliğin performansını artırmaktır. tam olarak fecr alaşımında az miktarda yttriyumun varlığı nedeniyle oksidasyon direncinin ve sünekliğinin büyük ölçüde iyileştirilmesidir. ayrıca, az miktarda yttrium varlığı nedeniyle, nadir toprak magnezyum alaşımlarının yüksek mukavemet, yüksek tokluk, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık direnci özelliklerine sahip olması ve aynı zamanda bazı orta mukavemetli alüminyum alaşımlarının yerini alabilen ve uçak yükü taşıyan bileşenlerde kullanılabilmesidir. bu tür alaşım aynı zamanda iyi termal iletkenliğe ve elektrik iletkenliğine sahiptir ve uygulama aralığı çok geniştir. benzer şekilde, bakır alaşımlarına ve al-zr alaşımlarına az miktarda yttriyum açısından zengin nadir toprak eklemek birçok özelliklerini geliştirebilir. motor bileşenlerini üretmek için yttrium-skandyum-alüminyum içeren silikon nitrür seramik malzemeleri kullanılabilir.

yttrium'un ikinci önemli uygulaması yüksek performanslı optik kristaller yapmaktır. yttrium alüminyum garnet kullanılırken, üretimde tek kristal tek kristal, üst düzey optik lensler düşük emilim, yüksek parlaklık ve astigmatizma olmayacaktır. neodimyum yttrium alüminyum garnet ayrıca katı lazerlerde yaygın olarak kullanılan lazer kristalleri yapmak için kullanılır; bunlar arasında, lazer işleme, lazer neşterler, lazer silahları, vb. i̇çin kullanılabilen "yüksek güçlü lazer kristalleri" den bahsetmeye değer. ayrıca, optik lifler yapmak için saf yttrium vanadat (yv o4) kristalleri kullanılır ve yayılma performansı silison optik fiberlerinden on kat daha yüksektir.

yttrium'un üçüncü önemli uygulaması 'iyi birincil renk floresan tozu' yapmaktır. örneğin, elektron uyarımı altında, europium oksit mavi ışık yayar; bir aktivatör olarak europium, yttrium oksit, yttrium oksisülfid, yttrium vanadat saf kırmızı ışık yayabilir; aktivatör olarak terbium ile yttrium alüminyum galyum garnet saf yeşil ışık yayar; bu üç malzeme, ekranların 'renk birimleri' olarak çalışan 'fosforlar' olarak yapılır. her renk birimi, farklı yoğunluklarda elektronların uygulanmasıyla beklenen çeşitli renkler yayabilir. bu renk ekran teknolojisi yavaş yavaş 'sıvı kristal ekran' ve 'plazma ekran' teknolojilerinin yerini aldı.

yttrium'un dördüncü büyük uygulaması, yağ rafinasyonunda çatlayan bir katalizördür. hem yttrium hem de skandiyum 'hidrojen bağlarını' zayıflatma etkisine sahip olduğundan, yağ rafinasyonu sırasında küçük moleküler hafif ürünler kolayca elde edilir; benzer şekilde, yttrium hidrojen bağlarına duyarlıdır ve yttrium katkılı srzro3 hidrojen konsantrasyonuna çok duyarlıdır. hidrojen emilim derecesi iletkenliğe yansıtılabilir, bu nedenle yttrium katkılı srzro3 'hidrojen içeriği' için bir gaz sensörü olarak kullanılabilir.

yttrium'un beşinci önemli uygulaması, kristal kafesin özelliklerini iyileştirmek, düzeltmek ve yoğunlaştırmaktır. örneğin, yttriyum oksit, hidrojen yakıt hücresinin elektrotunu tozlaşma veya bozulma olmadan yapmak için zirkonyum oksit kafesini sabitlemek için kullanılır. örneğin, yapısal seramik 'silikon nitrüre' yttriyum oksit eklemek, kristal yapıyı yoğunlaştırabilir ve mukavemeti, dayanıklılığı, aşınma direncini, darbe direnci ve malzemenin yüksek sıcaklık direncini büyük ölçüde artırabilir. gaz türbini motorlarında, diğer kesme aletlerinde ve aşınmaya dayanıklı parçalarda kullanılabilir. örneğin, yaygın olarak zirkonyum elmas olarak bilinen yttrium stabilize zirkonya, doğal elmaslara çok yakın olan ve hatta gerçek elmaslarla karıştırılabilen mükemmel sertliğe ve optik özelliklere sahiptir.

yukarıdakiler, nadir toprak elementleri scandium ve yttrium'un çeşitli önemli uygulamalarına bir giriştir. elektronik, petrokimyasallar, metalurji, makine, enerji, ışık endüstrisi, çevre koruma ve tarım gibi çeşitli alanlara kapsamlı katılımları nedeniyle, nadir toprak unsurlarının rasyonel kullanımını ve ilgili endüstrilerin sürdürülebilir gelişimini sağlamak için araştırma çabalarımızı artırmaya devam ediyoruz.