硝酸铒(Erbium Nitrate)作为一种化学元素,其发现和历史背景同样引人注目。硝酸铒是一种无机化合物,分子式为ErONO3,属于金属间化合物。金属间化合物是指金属与金属或金属与类金属(如H、B、N、S、P、C、Si等)形成的化合物。
硝酸铒为粉红色粒状结晶,溶于水和醇,遇热脱水,在潮湿空气中易潮解,需密闭保存。水合硝酸铒受热分解可产生硝酸铒,继续加热得到氧化铒。
图1 硝酸铒性状图
硝酸铒可以将氧化铒、氢氧化铒或碳酸铒溶于硝酸得到,所得溶液经过小心蒸发可以得到水合硝酸铒,其中六水合物最常见。其合成反应式如下所示:
Er2O3 + 6 HNO3 → 2 Er(NO3)3 + 3 H2O
Er(OH)3 + 3 HNO3 → Er(NO3)3 + 3 H2O
硝酸铒是一种具有环境友好特性的化学物质。它是铒元素与硝酸形成的化合物,具有一系列特定的性质和用途,而这些性质和用途使其在环保领域得到广泛关注。由于硝酸铒具有高的硬度,良好的耐磨性,同时还具有金属性,并可以抛光,因而作为装饰材料而具有广泛的应用。同时,硝酸铒可用于化工中间体制备、玻璃、化学试剂等行业。硝酸铒(III)五水合物在发光领域中广泛用作合成掺铒纳米材料的掺杂剂/前体。例如,可用于制备硼酸钇铝(YAB)薄膜和Er+-Yb3+ co-doped TiO2电极层。此外,硝酸铒主要用作钇铁柘榴石添加剂和核反应堆控制材料,也用于制造特种发光玻璃和吸收红外线的玻璃,还用作玻璃着色剂。
硝酸铒与有机物、还原剂及易燃物硫、磷等混和后,摩擦、撞击,有引起燃烧爆炸的危险。硝酸铒储存包装需采用双层复合塑料袋真空包装,每袋净重为1、2、5kg,置于纸桶(铁桶、塑料桶)中.
[1] 《无机化学丛书》.第七卷 钪 稀土元素. P233. 11.硝酸盐及其复盐
高氯酸铒是一种具有红色透明玻璃状晶体的化合物,可溶于水。它的制备方法是将等当量的硫酸铒与高氯酸钡的溶液混合,然后通过滤去硫酸钡沉淀,将滤液在水浴上蒸发结晶得到。
根据CN202010564426.5的专利,提供了一种铂基正构链烷烃芳构化催化剂的制备方法。该催化剂的组成包括铂盐、IV A族元素和稀土离子或碱土金属。通过将这些组分负载于KL分子筛上制得。
稀土离子金属化合物可以是硝酸铈、硝酸亚铈、氯化亚铈、硫酸亚铈、二氧化铈、草酸铈、氟化铈、硝酸镨、氧化镨、三氯化镨六水合物等。而铒的化合物中,高氯酸铒是其中之一。
[1] 化学物质辞典
[2] [中国发明] CN202010564426.5 铂基正构链烷烃芳构化催化剂的制备方法与应用
水合磷酸钇是一种具有矿物针磷钇铒矿晶体结构的磷酸钇。稀土磷酸盐具有优异的化学稳定性和热稳定性,同时具有高折射率和低声子能量等特点,因此被广泛应用于发光材料的基质。在稀土磷酸盐中,钇离子的4f轨道上的电子处于全空状态,不会发生f-f跃迁,从而避免了无辐射跃迁导致的能量损耗。因此,磷酸钇成为发光材料的首选材料之一,也是当前稀土材料化学研究的热点之一。
过渡金属氧化物具有丰富的价电子结构,因此在光学、磁学、催化和电池等领域具有广泛的应用前景。通过有效合成过渡金属氧化物纳米材料,并探索其合成机制,可以实现对目标纳米结构的尺寸、化学组成和物性的调控,从而进一步探索结构与物性之间的关系。清华大学的霍子扬对过渡金属氧化物纳米结构的合成方法、合成机制、功能组装和物性等方面进行了系统的研究。
通过相转移和相分离的机制,成功制备了尺寸均匀的水合磷酸钇纳米晶,并对其形貌和尺寸进行了调控,同时研究了纳米晶形成和形貌演化的机理,为稀土纳米结构的合成方法提供了丰富和发展的途径。通过利用纳米晶表面有机长链的相互作用,实现了纳米晶的二维组装,为从纳米晶向高级超结构的组装奠定了实验基础。
此外,还通过使用稳定的二十面体结构的硝酸铈铵作为前驱物,发展了液相合成3nm氧化铈纳米晶的方法,并研究了其负载金后的催化性能。通过增加反应物浓度,直接制备了具有有序超结构的胶体纳米粒子,并观察到纳米晶在合成过程中的三维组装行为,为探索具有有序超结构胶体粒子的形成和应用提供了实验依据。此外,还设计了液相合成不同形貌二氧化钛纳米晶的方法,并通过水油体系形成的正相胶束对纳米晶进行组装,并研究了其催化和电池性能。另外,还设计了基于层状结构的有机分子与无机物复合双分子层,发展了通用的合成超细过渡金属及其氧化纳米结构的方法,成功构建了具有应用前景的功能组装体。
[1] 霍子扬. 过渡金属氧化物纳米结构的调控合成、组装及其性能研究[D].清华大学,2009.
[2] [中国发明] CN201910451120.6 一种纳米磷酸钇的制备方法
溴化钬是一种浅黄色晶体,可溶于水。它可以通过将氧化钬溶解于氢溴酸并蒸发溶液结晶得到。
CN201510859971.6提供了一种稀土离子掺杂LuBr3微晶玻璃,具有声子能量低、无辐射跃迁几率小、上转换量子效率高、抗潮解、机械性能好、转换发光很强的特点。该微晶玻璃的摩尔百分比组成为SiO280~94mol%、LuBr35.5~15mol%、LnBr30.5~5mol%,其中LnBr3为YbBr3、ErBr3、TmBr3和HoBr3中的至少一种。制备方法包括以下步骤:
(1) 按摩尔百分比组成SiO280~94mol%、LuBr35.5~15mol%、LnBr30.5~5mol%,其中LnBr3为YbBr3、ErBr3、TmBr3和HoBr3中的至少一种。将醋酸镥及醋酸镱、醋酸铒、醋酸铥和醋酸钬中的至少一种按摩尔百分比组成中LuBr3的摩尔百分含量称取,将上述醋酸盐溶于去离子水中形成醋酸盐溶液,然后加入三溴乙酸得到透明的混合溶液,其中三溴乙酸与醋酸盐溶液中金属离子总和的摩尔比为3∶1;
(2) 按与步骤(1)相同的摩尔百分比组成中SiO2的摩尔百分含量称取正硅酸乙酯溶于乙醇中,得到正硅酸乙酯溶液,然后将步骤(1)制得的混合溶液与正硅酸乙酯溶液混合后搅拌1小时,再用稀硝酸调节其PH值至5,得到前驱液;
(3) 将步骤(2)得到的前驱液室温陈化3周后置于烘箱,升温至145℃干燥8天,得到透明的干凝胶;
(4) 将步骤(3)得到的干凝胶置于氮气精密退火炉中,在660~680℃的温度下热处理10小时,然后以10℃/小时的速率降温至50℃,关闭精密退火炉电源,自动降温至室温,得到透明的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃。
该微晶玻璃具有LuBr3晶体基质材料的优异上转换性能和二氧化硅玻璃的机械强度、稳定性和易于加工的特点。经实验证明,该方法制备的稀土离子掺杂LuBr3微晶玻璃透明、抗潮解、机械性能好、蓝紫光透过率较高,具有声子能量低、上转换效率高等性能,可显著提高上转换激光器的效率。此外,该微晶玻璃的制备方法简单且具有良好的可重复性,生产成本较低。
[1] 化学物质辞典
[2] [中国发明] CN201510859971.6 一种稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃及其制备方法