Oxyde de scandium
Caractéristiques
Formule chimique : Sc₂O₃
Dénomination : oxyde de scandium(III) / oxyde de scandium / scandia
N° CAS : 12060-08-1
Masse molaire : 137,91 g/mol
Densité : 3,86 g/cm³
Point de fusion : env. 2485 °C
Couleur : blanc
Forme : poudre fine
Structure cristalline : cubique, type bixbyite
Solubilité : pratiquement insoluble dans l'eau, se dissout à chaud dans les acides minéraux chauds
L'oxyde de scandium(III) (Sc₂O₃), également connu sous le nom d'oxyde de scandium ou de scandia, est un composé inorganique appartenant au groupe des oxydes de terres rares et constitue l'une des principales formes commerciales et matières premières du scandium. Le matériau est fourni sous forme de poudre blanche fine et inodore. Grâce à son point de fusion d'environ 2485 °C, le Sc₂O₃ se distingue par une stabilité thermique et chimique exceptionnellement élevée.
À température ambiante, l'oxyde de scandium cristallise dans une structure cubique de type bixbyite. Le composé est amphotère, pratiquement insoluble dans l'eau et les alcalis dilués, mais se dissout à chaud dans les acides minéraux chauds avec formation des sels de scandium correspondants.
L'une des propriétés les plus importantes du Sc₂O₃ est sa capacité à agir comme stabilisant et comme additif d'alliage dans les réseaux cristallins céramiques. Lors de l'introduction d'oxyde de scandium dans le dioxyde de zirconium, il se forme un zirconium stabilisé à la scandia ScSZ, caractérisé par une très haute conductivité des ions oxygène parmi les électrolytes solides à des températures de service modérées.
L'oxyde de scandium présente également une large bande interdite d'environ 6,0 eV ainsi qu'un indice de réfraction élevé d'environ 1,98-2,05 dans les domaines visible et infrarouge. Le matériau conserve une bonne transparence optique sur une large plage spectrale, de l'ultraviolet proche jusqu'au moyen infrarouge.
La production industrielle du Sc₂O₃ s'effectue principalement par précipitation de l'hydroxyde ou de l'oxalate de scandium à partir de solutions d'extraction préalablement purifiées, suivie d'une calcination à haute température à des températures supérieures à 800 °C.
Si vous vous demandez où le scandium est utilisé, son oxyde est particulièrement recherché dans les piles à combustible à oxyde solide, les revêtements optiques, les céramiques haute performance, l'électronique et les technologies des semi-conducteurs. L'oxyde de scandium sert également d'importante matière première de départ pour l'obtention du fluorure de scandium et du scandium métallique de haute pureté.
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Avantages
• Très haute conductivité des ions oxygène dans le dioxyde de zirconium stabilisé ScSZ
• Augmentation de l'efficacité des piles à combustible à oxyde solide SOFC
• Stabilité thermique exceptionnellement élevée
• Point de fusion d'environ 2485 °C
• Indice de réfraction élevé
• Transparence optique de l'UV proche jusqu'au moyen infrarouge
• Convient au dopage et à la stabilisation des céramiques de haute technologie
• Matière première importante pour l'obtention de scandium de haute pureté et de ses composés
Domaines d'application
• Piles à combustible à oxyde solide SOFC
• Électrolytes ScSZ - dioxyde de zirconium stabilisé à la scandia
• Optique laser et couches minces
• Matériaux pour évaporation et pulvérisation
• Revêtements antireflet et filtres UV
• Revêtements réfléchissants haute performance
• Céramiques spéciales et céramiques haute température
• Céramiques à base de nitrure de silicium et de dioxyde de zirconium
• Électronique et industrie des semi-conducteurs
• Cibles pour le dépôt de couches piézoélectriques AlScN
• Diélectriques à constante k élevée
• Production de fluorure de scandium et de scandium métallique de haute pureté
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