Оксид лантана ЛаО-Ж: технические характеристики и применение
Оксид лантана марки ЛаО-Ж — это оксид лантана(III) с массовой долей основного вещества не менее 99,5 %, выпускаемый по ТУ в виде порошка белого цвета. Индекс «Ж» указывает на форму поставки — прокалённый (обезвоженный) продукт, полученный термической диссоциацией гидроксида или карбоната лантана при 800–1000 C. В отличие от гидратированных форм, ЛаО-Ж не содержит кристаллизационной воды и отличается стабильной насыпной плотностью.
Материал относится к редкоземельным оксидам с кубической структурой типа NaCl (пространственная группа Fm-3m). Температура плавления — около 2300 C, плотность кристаллической фазы — 6,51 г/см. При хранении на воздухе прокалённый оксид лантана активно поглощает влагу и диоксид углерода с образованием гидроксида и карбоната, поэтому ЛаО-Ж поставляется в герметичной таре и требует защиты от контакта с атмосферой при длительном складировании.
Нормируемые показатели
| Показатель | Метод контроля | Значение для ЛаО-Ж | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля LaO | комплексонометрия | 99,5 % | чистота оптических стёкол | основная марка |
| Оксиды церия | спектральный анализ | 0,05 % | снижение светопропускания | лимитируется |
| Потери при прокаливании | гравиметрия, 1000 C | 1,0 % | стабильность шихты | для прокалённой формы |
| Насыпная плотность | волюмометрия | 0,8–1,4 г/см | дозирование и прессование | зависит от партии |
| Дисперсность (d50) | лазерная дифракция | 2–8 мкм | спекаемость керамики | по согласованию |
Фазовый состав и физико-химические свойства
Прокалённый оксид лантана ЛаО-Ж химически активен по отношению к кислотным оксидам и воде. Реакция гидратации LaO + HO 2La(OH) протекает с выделением тепла и увеличением объёма, что необходимо учитывать при хранении в негерметичной таре. В расплавах силикатов и боратов оксид лантана выступает модификатором сетки стекла, повышая показатель преломления и химическую устойчивость.
- Растворимость в минеральных кислотах — полная, с образованием солей лантана(III).
- Устойчивость к восстановлению водородом — высокая, восстановление до металла требует кальциетермии.
- Температура спекания керамики на основе ЛаО-Ж — 1450–1600 C.
- Показатель преломления плёнок LaO — 1,85–1,95 в видимом диапазоне.
- Ширина запрещённой зоны — 5,5–6,0 эВ, диэлектрическая проницаемость 27.
Области применения
Марка ЛаО-Ж востребована там, где требуется отсутствие гидратной воды и предсказуемая усадка при термообработке. В оптической промышленности оксид лантана вводят в шихту тяжёлых кроновых стёкол для линз объективов, в том числе для аэрокосмической оптики и приборов ночного видения. В электронной отрасли ЛаО-Ж служит прекурсором для осаждения диэлектрических слоёв LaO методом атомно-слоевого осаждения (ALD) при производстве субмикронных транзисторов.
- Стекольная промышленность — лантановые кроны, оптические волокна, светофильтры.
- Электроника — подзатворные диэлектрики, буферные слои в структурах на кремнии и карбиде кремния.
- Катализ — носитель и промотор в процессах окислительной конверсии метана, нейтрализации выхлопных газов.
- Керамика — компонент сегнетоэлектриков на основе титаната лантана, мишени для магнетронного напыления.
- Металлургия — раскисление и модифицирование специальных сталей и сплавов.
Условия хранения и обращения
ЛаО-Ж хранят в герметичных полиэтиленовых или металлических контейнерах в сухих отапливаемых складах при относительной влажности не выше 60 %. При вскрытии тары остаток партии рекомендуется использовать в течение 30 суток либо повторно герметизировать с осушителем. Пыль оксида лантана относится к умеренно опасным веществам (класс опасности 3), работы проводят в респираторах и вытяжных шкафах.
Вопросы и ответы
Чем марка ЛаО-Ж отличается от гидратированного оксида лантана?
ЛаО-Ж — прокалённый продукт без кристаллизационной воды с потерями при прокаливании не более 1,0 %. Гидратированные формы содержат La(OH) и дают усадку при нагреве, что затрудняет точное дозирование в шихту.
При какой температуре спекается керамика из оксида лантана ЛаО-Ж?
Плотная керамика формируется при 1450–1600 C в зависимости от дисперсности порошка и введённых спекающих добавок. Для мишеней магнетронного напыления применяют горячее прессование в вакууме.
Как хранить оксид лантана, чтобы избежать карбонизации?
В герметичной таре с осушителем при влажности воздуха не выше 60 %. Вскрытую упаковку вырабатывают в течение 30 суток, поскольку LaO поглощает CO и HO с поверхности.
Какая массовая доля LaO гарантируется в марке ЛаО-Ж?
Не менее 99,5 % по основному веществу при содержании оксидов церия и других РЗЭ в пределах лимитируемых примесей. Точные значения указываются в паспорте партии.
