Оксид тулия

Оксид тулия (Tm₂O₃) — неорганическое соединение тулия с кислородом, относящееся к классу редкоземельных оксидов. Выпускается в виде порошка или спечённых гранул бледно-зелёного или зеленовато-белого цвета. Формула подразумевает степень окисления тулия +3, что типично для лантанидов.

Физические свойства оксида тулия

Tm₂O₃ обладает кубической кристаллической структурой (пространственная группа Ia-3, тип бикситита) — той же, что и большинство тяжёлых лантанидных сесквиоксидов. Структура устойчива до высоких температур и обусловливает хорошую стойкость к термическому удару.

Параметр	Значение
Химическая формула	Tm₂O₃
CAS	12036-44-1
Молярная масса	385,87 г/моль
Внешний вид	Бледно-зелёный/зеленовато-белый порошок или кристаллы
Кристаллическая структура	Кубическая (Ia-3, тип бикситита)
Плотность	8,6 г/см³
Температура плавления	2341 °С
Температура кипения	~3945 °С
Магнитная восприимчивость	+51 444 · 10⁻⁶ см³/моль
Диэлектрическая проницаемость	12–13
Ширина запрещённой зоны	~5 эВ
Электропроводность	Не проводит электрический ток

Химические свойства

Tm₂O₃ — типичный основной оксид. В воде практически нерастворим. Растворяется в концентрированных минеральных кислотах — соляной, серной, азотной — с образованием соответствующих солей тулия(III). Со щелочами не реагирует (не амфотерен). Со спиртами не взаимодействует, кристаллогидраты не образует. Устойчив к окислению на воздухе при комнатной температуре.

Получение оксида тулия

В природе тулий в концентрированном виде не встречается, однако присутствует в составе ряда редкоземельных минералов — гадолинита, самарскита, ксенотима и иттриалита — в виде незначительной примеси. Промышленное извлечение тулия из этих минералов проводят методами жидкостной экстракции и ионного обмена.

В лабораторных и промышленных условиях Tm₂O₃ получают несколькими методами:

• Сжигание металлического тулия в токе кислорода или на воздухе при повышенной температуре.
• Термическое разложение солей тулия(III) на воздухе: нитрата, оксалата, фосфата при температурах от ~700 до 1000 °С и выше. Оксалат тулия разлагается при относительно невысоких температурах и является наиболее часто применяемым прекурсором для синтеза оксида высокой чистоты.
• Гидротермальный синтез: осаждение из ацетатного раствора тулия под действием аммиачного раствора с последующим прокаливанием осадка.

Классификация опасности

По токсикологическим данным оксид тулия относится к малоопасным веществам. Острая токсичность при попадании внутрь и контакте с кожей низкая. При работе с порошком следует избегать вдыхания пыли и длительного контакта со слизистыми. Стандартные меры защиты: пылезащитный респиратор, перчатки, защитные очки. Специальных условий хранения и транспортировки (в части регуляторных требований к опасным грузам) не требует при соблюдении обычного режима герметичного хранения в сухом месте.

Применение оксида тулия

Портативные рентгеновские источники

Один из ключевых практических сценариев — получение радионуклидного источника γ-излучения для портативных рентгеновских аппаратов промышленного контроля. Стабильный изотоп Tm-169 при нейтронном облучении в ядерном реакторе превращается в Tm-170 (период полураспада ~128,6 суток), испускающий γ-кванты с энергией 84 кэВ. Эти аппараты применяют для неразрушающего контроля сварных швов, трубопроводов и отливок в полевых условиях. Tm₂O₃ используется как исходная форма тулия для наработки облучённого материала.

Волоконные лазеры и оптические усилители

Tm₂O₃ служит источником тулия при легировании кварцевого стекла для производства волоконных лазеров и усилителей, работающих в диапазоне ~1800–2100 нм (так называемое тулий-допированное волокно, Tm-doped fiber). Этот диапазон востребован в медицинских лазерных системах (хирургия тканей, урология), лидарных системах и дальномерах. Tm₂O₃ является исходным сырьём — прекурсором — при синтезе легированного стекла.

Люминофоры и рентгеновские сцинтилляторы

Тулий используется как активатор в люминофорных материалах. При рентгеновском возбуждении тулийсодержащие люминофоры излучают в ультрафиолетовом (375 нм) и видимом синем (465 нм) диапазонах. Это применение охватывает экраны медицинской рентгенографии и дозиметрические детекторы.

Специальные стёкла и керамика

Tm₂O₃ вводят в состав специальных оптических стёкол для придания специфических спектральных характеристик и окраски. В керамической технологии оксид тулия используется как компонент высокотемпературных материалов и катализаторов благодаря термической стабильности и химической инертности в широком диапазоне температур.

Производство тулиевых соединений и металлического тулия

Tm₂O₃ является базовым сырьём для синтеза других соединений тулия — фторида тулия, хлорида, нитрата — а также для металлотермического восстановления с целью получения металлического тулия.

Формы поставки и чистота

Оксид тулия поставляется в виде порошка, а также в форме гранул, таблеток и спечённых мишеней для напыления. Стандартные уровни чистоты: 99,9 % (3N), 99,99 % (4N), 99,999 % (5N) по тулиевому основанию (REO). Выбор чистоты определяется назначением: для нейтронного облучения и оптических волокон требуется 4N и выше. Типовая фасовка — герметичные полиэтиленовые пакеты или барабаны по 100 г, 500 г, 1 кг, 25 кг.

По вопросам поставки оксида тулия Tm₂O₃ необходимой чистоты и фасовки, а также других соединений тулия — свяжитесь с нашими менеджерами. Широкий ассортимент тулиевых соединений: сульфид тулия, фторид, нитрат и другие — в наличии и под заказ.