불화바륨, 화학식 BaF²는 뚜렷한 물리적, 화학적 특성을 지닌 무기 화합물입니다. 무색~백색의 결정성 고체로 존재하며, 불순물로 인해 투명하거나 약간 황색을 띠는 경우가 많습니다. 이 화합물은 자외선, 가시광선 및 근-적외선 스펙트럼 영역에서 높은 광학 투명성으로 유명하므로 다양한 광학 응용 분야에서 중요한 재료입니다.
BaF₂는 굴절률이 높고 분산이 낮은 특성을 보여 광학 렌즈와 창, 특히 넓은 스펙트럼 전송과 고해상도가 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다. 또한 상당한 성능 저하 없이 고에너지 방사선을 견딜 수 있는 능력으로 인해 레이저, 검출기 및 분광계용 광학 부품 제조에도 사용됩니다.
또한 불화수소산과 반응할 수 있지만 대부분의 산과 염기에 저항하는 우수한 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 이러한 안정성은 광학 선명도와 내구성이 필수적인 부식성 환경에서 사용하는 데 도움이 됩니다.
광학 응용 분야 외에도 BaF₂는 전자 산업에서 발광 재료의 구성 요소와 바륨- 기반 촉매 생산에 사용됩니다. 독특한 결정학적 특성으로 인해 재료 과학 연구의 관심 대상이 되고 광학 기술 및 그 이상 분야의 잠재적 발전을 탐구합니다.
전반적으로 광학적 투명성, 화학적 안정성 및 특정 물리적 특성의 조합으로 인해 첨단 기술 분야의 핵심 소재로 자리매김하고 광학, 전자 및 그 이상 분야의 혁신에 크게 기여합니다.
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화학식 |
BaF2 |
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정확한 질량 |
175.90 |
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분자량 |
175.32 |
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m/z |
175.90 (100.0%), 174.90 (15.7%), 173.90 (11.0%), 172.90 (9.2%), 171.90 (3.4%) |
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원소 분석 |
바, 78.33; 금, 21.67 |
- 광학 창 및 렌즈: 가시광선 및 적외선 스펙트럼 영역에서 광학적 투명성이 우수하여 광학창 및 렌즈 제조에 널리 사용됩니다. 따라서 광학 기기, 레이저 및 적외선 이미징 시스템의 응용 분야에 이상적입니다.
- 광학 유리 및 섬유: 광학유리, 광섬유 생산에도 사용되어 통신 및 고속 데이터 전송의 발전에 기여합니다.-
- 다양한 화학 반응에서 촉매 또는 촉매 지지체 역할을 하여 반응 속도와 선택성을 향상시킬 수 있습니다. 독특한 화학적 특성으로 인해 석유화학, 제약, 정밀화학 산업에 적용하기에 적합합니다.
- 이온교환재료: 다른 화합물과 이온을 교환하는 능력이 있어 수처리, 폐기물 정화 및 기타 산업 공정을 위한 이온 교환 물질 제조에 사용할 수 있습니다.
- 금속 열처리: 금속의 열처리 공정에서 역할을 하며, 금속의 기계적 성질 및 내식성 향상에 도움을 줍니다.
- 도자기 및 에나멜: 도자기, 법랑 등의 제조 원료로 사용되어 경도, 내구성, 심미성을 향상시킵니다.
- 유리 제조: 유리 제조 산업에 활용되며-원하는 물리적, 화학적 특성을 지닌 다양한 종류의 유리 생산에 기여합니다.
- 전기 브러시: 모터 및 기타 전기 장치용 전기 브러시 제조에 사용되며 안정적인 전기 접촉 및 성능을 보장합니다.
- 기기 및 미터: 화학적 안정성과 기계적 특성이 유리한 정밀 기기 및 계량기 생산에 적용됩니다.
- 방부제: 항균 특성으로 인해 목재 보존과 같은 특정 용도에서 방부제로 사용할 수 있습니다.
- 살충제: 특정 사용 사례는 지역 규정 및 해충 방제 요구 사항에 따라 달라질 수 있지만 살충제 제제에 잠재적으로 응용할 수 있습니다.
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불소는 칼슘을 침전시켜 칼슘-인 대사 장애와 골경화증을 유발할 수 있습니다. 급성 중독에서는 백혈구 감소증이 발생하여 중추 신경계 근육, 위장관 및 피부를 손상시킬 수 있습니다. 경구 중독의 경우 2% 탄산칼슘 용액(1% 염화칼슘 용액 또는 석회수가 더 좋음)을 사용하여 위관을 통해 위를 완전히 세척할 수 있으며, 아트로핀(0.1% 용액 mL)을 반복적으로 피하 투여할 수 있습니다. 증상에 따라 심혈관계 약물을 투여해야 합니다. 최대 허용 농도는 0.2mg/m3입니다. 작업 중에는 먼지 흡입을 방지하기 위해 방독면을 착용하고, 고무장갑, 헬멧, 기타 방진캡, 방수, 방진 작업복을 착용하십시오. 장비를 닫고 먼지 제거에 주의를 기울여야 합니다. 공기 중의 농도를 정기적으로 점검해야 합니다. 국소적이고 포괄적인 환기를 사용하십시오.
준비 방법
건식방식
건식법은 고상합성법이라고도 한다. 불화규산바륨을 사용하여 제품으로 분해합니다.불화 바륨및 고온의 사불화규소 가스. 원료 불화 규산 바륨은 암모니아 처리 후 인산 비료 산업의 부산물 불화 규산에서 얻은 다음 수산화 바륨 또는 탄산 바륨과 반응 할 수 있습니다. 사불화규소 가스는 흡수되어 재사용됩니다. 관련된 반응 방정식은 다음과 같습니다.
장점과 단점: 사용되는 원료의 입수가 용이하고, 가격이 저렴하며, 제조공정이 간단하고, 필요한 장비가 작으며, 반응의 부산물 처리가 용이하고, 생산과정에서 폐수나 폐액 배출이 없다. 2차 오염이 발생하지 않으며 경제적, 환경적 이점이 좋습니다. 그러나 열분해에 필요한 온도가 높고 에너지 소비가 크며 생산 장비 요구 사항이 높습니다. 불화규산바륨을 고온에서 열분해하면 열전달이 고르지 않아 벽이 쉽게 형성되어 에너지 소비가 증가하고 최종 고체 제품의 순도에 영향을 미칩니다. 열분해를 위한 유동층을 사용하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.
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습식법
- 불소 공급원으로 불화수소 사용: 탄산바륨 또는 수산화바륨을 사용하여 불화수소산과 직접 또는 간접적으로 반응합니다. 반응식은 다음과 같다:
장점과 단점: 생산 공정이 상대적으로 성숙하고, 원료 활용률이 높으며, 반응으로 인해-부생 가스와 물이 생성되고, 결정화 시 다른 이온의 영향을 받지 않으며, 고순도 원료에서 고순도-제품을 생산하기 쉽습니다-. 그러나 장비의 부식이 심하고, 생산 과정에서 직·간접적으로 다량의 불산이 필요하게 된다. 불산은 주로 형석과 황산의 반응에 의해 생성됩니다. 이제 중국은 형석 채굴을 제한하려는 노력을 강화했으며 이에 상응하는 불산 가격이 필연적으로 인상되어 이 공정의 생산 비용에 영향을 미칠 것입니다. 또한, 생산 과정에서 다량의 모액이 배출되어 환경 보호에 큰 부담을 줍니다.
- 수용성 염을 불소 공급원으로 사용: 수용액에 대한 낮은 용해도를 이용하여 수용성 바륨염 용액과 수용성 불화물염 용액이 반응하여 침전물을 형성합니다. 반응식은 다음과 같다:
Ba2++2F-→BaF2↓
예를 들어, 불소 공급원으로 불화암모늄을 사용하면 염화바륨 용액과 불화암모늄을 수조에서 가열하여 반응하여 침전물을 형성합니다.
BaCl2+NH4F→BaF2↓+2NH4Cl
구체적인 작업 단계는 일정량의 BaCl2·2H2O를 칭량하여 증류수에 용해시킨 후 설정된 온도의 항온 수조에서 용액을 가열하는 것입니다. 염화바륨 용액에 일정량의 불화암모늄 분말을 재빨리 첨가하고 저어준다. 일정 반응 시간이 지난 후 여과하고, 필터 케이크를 세척한 후 건조시킵니다.
장점과 단점: 생산 공정 조건이 온화하고 원료는 대부분 다른 산업에서 부산물로 생산되는 불소 공급원과 가용성 바륨염에서 파생됩니다.- 가격이 저렴하고 제작비가 저렴해요불화 바륨낮고, 제품의 부가가치가 높습니다. 그러나 침전과정에서 다른 금속이온이나 음이온과 혼합될 수 있어 제품의 순도가 높지 않습니다. 마찬가지로 생산 과정에서 다량의 세척액이 배출되므로 환경 보호 압력이 상대적으로 큽니다.
기타 속성
불화바륨, 무색 투명한 입방정; 물에 약간 용해되고 염산, 질산 및 불화수소산에 용해되며 염화암모늄 수용액에도 용해됩니다. 탄산바륨과 불산의 반응에 의해 얻어지며; 내습성이 우수하고 작동 온도가 높으며 발광 성능이 우수한 특성을 가지며 창 재료 또는 이산화탄소 및 전체 기계와 같은 장치의 기타 광학 부품으로 사용할 수 있습니다. 섬광광 저속 성분 억제 필터가 있는 결정은 핵의학, 고에너지 물리학, 물리 탐사 및 감마선 천문학에 사용될 수 있습니다.
또한 광학 유리, 모터 브러시, 진공 코팅, 레이저 발생기, 광섬유, 적외선{0}}투과 필름, 용접 플럭스, 에나멜 제조, 고체 윤활제, 방부제 및 살충제 등을 제조하는 데에도 사용할 수 있습니다.
분광학 분석 방법: 재료 내부 구조를 관통하는 "복잡한 시각"
불화바륨의 투명도는 자외선(150-200nm)부터 적외선(11-11.5μm) 파장 범위를 포괄합니다. 이러한 특성으로 인해 분광학 분석에 이상적인 재료가 됩니다.
적외선 스펙트럼(IR):연료유 분석에 사용할 경우 불화바륨 창은 기존 물질(예: KBr, NaCl)의 흡습성으로 인해 발생하는 신호 감쇠를 방지할 수 있습니다. 적외선 투과율은 500nm~9μm 범위에서 96%-97%에 달하고, 최대 10μm까지 85%를 유지하여 중장거리 적외선 파장 범위에서-고정밀 감지를 보장합니다.-
자외선 스펙트럼(UV):200nm에서의 투과율은 상대적으로 낮지만(60%), 결정의 순도(예: VUV 등급 불화바륨)를 최적화하면 90% 이상으로 증가하여 자외선 파장 범위(150-300nm)의 형광 검출 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
애플리케이션 시나리오:FTIR 분광계에서 불화바륨 창은 유기 물질의 작용기를 분석하는 데 사용됩니다. 천문 관측에서 적외선 투과율은 심우주 탐지 장비로 우주 배경 복사를 포착하는 데 도움이 됩니다.
성분 분석 방법: 물질의 구성을 분해하는 "화학현미경"
불화바륨의 화학적 안정성(물에 약간 용해되고 산에 쉽게 용해됨)과 높은 순도 요건(신틸레이터 등급 수준이 99.99%에 도달해야 함)으로 인해 성분 분석 방법이 개선되었습니다.
X-선 형광 분광법(XRF)
Ba²⁺ 및 F⁻의 특성 X-선을 검출하여 불화바륨의 바륨과 불소의 몰비(1:2)를 0.1% 미만의 오차로 신속하고 정량적으로 분석할 수 있습니다.
이온 크로마토그래피(IC)
불화바륨은 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 묽은 염산에 용해됩니다. 그런 다음 Ba²⁺와 F⁻는 이온 교환 컬럼을 통해 분리되고 전도도 검출기를 사용하여 미량 불순물(예: Ca²⁺ 및 Mg²⁺)을 검출하며 감도는 ppb 수준에 도달합니다.
애플리케이션 시나리오
핵의학에서 검출기 수준의 형석-형 불화바륨은 방사성 불순물(예: Th 및 U)의 함량을 엄격하게 제어해야 합니다. XRF와 IC의 결합으로 PET(Positron Emission Tomography) 장비의 엄격한 기준을 충족할 수 있습니다.
구조적 특성화 방법: 물질 형태의 "분자 프로브" 공개
불화바륨(형석형)의 입방정 결정계 구조와 열팽창 계수(18.4×10⁻⁶/도)는 가공 성능과 응용 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 목적을 위해서는 구조적 특성화 방법을 최적화해야 합니다.
X-선 회절(XRD):(111) 결정면 회절 피크의 강도를 분석함으로써 결정 방향을 결정할 수 있으며 절단 공정을 최적화하여 벽개면(플루오로바륨은 (111) 평면을 따라 쉽게 파손됨)이 기계적 강도에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
라만 분광법:Ba-F 결합(약 320 cm⁻²)의 진동 주파수를 감지하여 결정 구조의 무결성을 확인하고 열 충격으로 인한 상 변화를 배제합니다(플루오로바륨은 열 전도성이 낮고 열 스트레스 손상을 받기 쉽습니다).
애플리케이션 시나리오:레이저 발생기에서 플루오르바륨 창은 XRD를 통해 결정의 입자 크기를 제어해야 합니다(<50 μm) to reduce light scattering; in high-temperature superconducting devices, Raman spectroscopy is used to monitor the crystallization state of the fluorobarium protective layer on the surface of YBaCuO films.
성능시험방법 : 물질의 기능평가를 위한 "실습시험장"
플루오로바륨의 핵심 성능(섬광 효율, 방사선 저항성 등)은 실제 작업 조건을 시뮬레이션하는 테스트 방법을 통해 검증되어야 합니다.
형광 성능 테스트:511keV 감마 광자로 불화바륨 결정을 자극하고 광전자 증배관을 통해 광 수율(약 5000광자/MeV) 및 감쇠 시간(빠른 구성 요소 630ps, 느린 구성 요소 630ns)을 측정하여 PET 장비의 시간 분해능을 평가합니다.
방사선 저항 테스트:101⁵ MeV 중성자 플럭스에 노출시키고, 펄스 형태 판별 기술을 통해 중성자와 감마 신호를 분리하고, 고-에너지 입자에 대한 불화바륨의 반응 안정성을 확인합니다(신호 드리프트 < 1%).
애플리케이션 시나리오:핵 물리학 실험에서 불화바륨 신틸레이터는 강한 방사선장(예: 입자 가속기)에서 장기적으로 안정적인 작동을 보장하기 위해 방사선 저항 테스트를 통과해야 합니다. 원격 감지 기술에서 적외선 투과율은 열 안정성을 확인하기 위해 저온{1}}주기 테스트(-40도 ~ 80도)를 거쳐야 합니다.
방법 선택 시 주요 고려 사항
순도 요구 사항
불화바륨 신틸레이터 등급은 분석을 위해 XRF + IC를 사용해야 하는 반면, 산업용 등급(용제 등)은 Ba²⁺ 함량을 검출하기 위한 적정만 필요합니다.
밴드 요구 사항
UV 응용 분야에서는 VUV 등급의 불화바륨을 선호하는 반면, 적외선 응용 분야에서는 산업용 등급으로 완화될 수 있습니다.
비용-효율성
XRD와 라만 분광법은 연구 개발 단계에 적합한 반면, XRF와 IC는 대규모 생산 감지에 더 적합합니다.-
불화바륨의 분석 방법은 "재료 - 방법 - 적용"의 정확한 일치를 달성하기 위해 다중{0}}영역 응용 시나리오(핵 의학에서 천문 관찰까지) 및 성능 요구 사항(고순도에서 방사선 저항까지)에 따라 맞춤화되어야 합니다.
인기 탭: 불화 바륨 CAS 7787-32-8, 공급 업체, 제조업체, 공장, 도매, 구매, 가격, 대량 판매