13494-98-9 / 硝酸釔

【背景及概況】^[1][2]

稀土化合物的純度直接決定材料的特殊性能，不同潔凈度的稀土材料可以制備出不同性能要求的陶瓷材料、熒光材料、電子材料等。目前，隨著稀土提煉技術的發展，潔凈稀土化合物呈現出良好的市場前景，高性能稀土材料的制備對潔凈稀土化合物提出了更高要求。中國占世界稀土資源的 43%，是一個名符其實的稀土資源大國。近年國內有開發稀土資源用于處理印染污水的研究，可將羧甲基殼聚糖與稀土聯合使用處理印染污水。稀土元素屬于典型的活潑金屬，它們的金屬活性僅次于堿金屬和堿土金屬元素，具有獨特的物理化學性質和過渡金屬的特性。稀土離子與鈣離子的離子半徑和化學性能比較接近。因此，在生物體內它被認為可能占據或取代鈣的位置，影響鈣的轉運和生理功能，尤其是是銅離子，常被用作鈣措抗劑、鈣通道阻斷劑、鈣敏感受體的激動劑或檢測鈣離子結合部位的探針。但稀土離子又與鋁離子和三價鐵離子相似，同為高價硬酸離子。所以，稀土離子有可能與轉鐵蛋白結合，通過轉鐵蛋白受體機制轉運進入細胞。稀土元素與磯酸鹽也有很強的親和力，可起非特異性磯酸酶作用。稀土元素還可與生物體內多種組織成分，如氨基酸、蛋白質、糖、維生素、含氧酸、輔酶等相互作用，從而導致細胞內一系列生理、生化的變化。釔是地殼中豐度較高的稀土元素，且屬低毒物質，對人畜無害，對環境無污染。

硝酸釔化學式Y(NO₃)₃·6H₂O。分子量383.01。無色或紅色晶體。有吸濕性。相對密度 2.68。極易溶于水，易溶于乙醇、乙醚和硝酸。在100℃失去3分子水。其四水合物為紅色棱柱狀晶體，相對密度 2.682。

【合成】^[1][3]

硝酸釔在加熱下，將稍過量的氧化釔溶解于濃硝酸中而得。將氧化釔在900℃灼燒3小時，冷卻后二溶于1：1的硝酸溶液中。控制反應終了時溶液的PH=3-4。將溶液減壓蒸餾成糖漿狀，室溫下緩慢結晶。再重結晶兩次。最后一次重結晶時，需加入少量硝酸釔作晶種，即可得到六水硝酸釔晶體。

【毒性】^[2][3]

1. 腎毒性：有試驗研究了硝酸釔對生長發育期大鼠腎臟的影響，實驗分 0、20、80 和 320 ppm( 以飼料中釔計) 共四組，仔鼠從 GD0 持續暴露至 PND70，每組取 20 只仔鼠( 雌雄各半) 的腎臟檢測抗氧化酶活性、miRs 表達水平、腎組織病理學和 KIM-1 抗原表達水平的變化。結果顯示與對照組比較，雌鼠 320 ppm 組 miR-18a-5p、miR-21-3p 降低； 雄鼠 20 ppm組 miR-18a-3p 降低，320 ppm 組升高，320 ppm 組 miR-18a-5p、miR-155-5p 升高； 雌鼠 80 ppm 組 GSH-Px 活性升高，320ppm 組 GSH-Px 活性降低，320 ppm 組 GST 活性降低； 雌、雄鼠 320 ppm 組 KIM-1 表達水平升高。因此GD0 至 PND70 硝酸釔暴露，320 ppm 組大鼠腎抗氧化能力降低，影響 miRs 和 KIM-1 表達水平，提示生命早期硝酸釔暴露可能通過降低抗氧化能力影響腎功能。

2. 神經毒性：利用膜島素-轉鐵蛋白-硒-纖維連接蛋白（ITSFn）模型，對硝酸釔神經發育影響的可能作用機制進行研究。結果表明，高濃度硝酸釔可致神經元細胞生長抑制率和細胞凋亡率增加，提示細胞調亡是硝酸釔對神經發育影響的作用機制之一。低濃度的硝酸釔可促進神經元細胞中抗調亡基因Bcl-2的表達，但抑制促調亡基因Bcl和Caspase-3的表達，起到保護細胞的作用；但當硝酸釔溶液達到一定濃度化則會激活Bcl和Caspase-3的表達，下調Bcl-2的表達，從而誘導細胞調亡。Bcl-2／Bax比值總體上也呈現出先上升再下降的趨勢。表明硝酸釔對小鼠胚胎干細胞神經發育的影響具有劑量依賴性，0.55μg/ml-27.5μg/ml完整覆蓋了硝酸釔低剤量興奮到高劑量出現毒性的劑量范圍。

【應用】^[4][5][6]

1. 硝酸釔與羧甲基殼聚糖作絮凝劑：羧甲基殼聚糖（carboxymethyl chitosan，簡稱 NOCC）由殼聚糖經過醚化反應制得。殼聚糖經過羧甲基化后，水溶性大大改善，成膜、吸附、絮凝和螯合等性能得到增強，在印染污水的深度處理中被認為會有廣泛的用途。將羧甲基殼聚糖與稀土聯合使用處理印染污水可取的更優異效果，聯合使用硝酸釔與羧甲基殼聚糖作絮凝劑處理印染污水，當硝酸釔的投加量為 5mg/L，溫度為 50℃時絮凝劑可使印染污水的色度去除率和除濁率均達99%，COD 去除率為 76.59%，氨氮去除率為 77.12%；硝酸釔與羧甲基殼聚糖聯合使用的絮凝脫色效果優于單獨使用羧甲基殼聚糖。

2.催化劑：以硝酸釔為催化劑，冰乙酸和苯甲醇為原料合成乙酸芐酯。實驗結果表明，硝酸釔對合成乙酸芐酯有著良好的催化活性，當催化劑用量為苯甲醇用量的1.5%（摩爾百分比），乙酸和苯甲醇的摩爾比為1.2∶ 1.0，環己烷為帶水劑，反應時間為2.0h，乙酸芐酯收率可達93.2%，且催化劑重復使用多次后仍保持較高活性。與以濃硫酸為催化劑合成乙酸芐酯的傳統工藝所存在設備腐蝕嚴重、后處理工藝復雜、污染環境等缺點相比，以硝酸釔為催化劑合成乙酸芐酯的工藝具有操作簡單，產率較高，對環境友好且催化劑經簡單分離可回收并多次重復使用的優點。

3. 制備化工原料：一種化學鍍銀聚丙烯腈/硝酸釔導電纖維的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

1）稱取20～50g的聚丙烯腈粉末加入至DMF中，制得質量分數為 20％～50％的聚丙烯腈溶液加入3g的硝酸釔至所述聚丙烯腈溶液中，充分攪拌 30～90min后，經過減壓過濾，真空脫泡，制得聚丙烯腈/硝酸釔混合紡絲液；

2）在常規小式濕法成型設備上將所述聚丙烯腈/硝酸釔混合紡絲液過濾、 計量后，通過噴絲孔擠出，進入由DMF溶劑和水組成的凝固浴，然后經水洗、干燥熱定型以及卷繞工序，制得聚丙烯腈/硝酸釔纖維；

3）稱取30mL的銀氨溶液加入至70mL的還原液中，制備渡液；加入所述 1g聚丙烯腈/硝酸釔纖維至所述渡液中，在50℃下反應30～60min，用水充分洗 滌后，烘干并稱重，得產物。

【參考文獻】

[1] 申泮文，王積濤 主編.化合物詞典.上海：上海辭書出版社.2002.

[2] 李晨汐.硝酸釔的神經發育毒性動物實驗及其機制研究. 中國疾病預防控制中心.2015

[3] 初傳傳, 陳晨, 李炳輝, 等. 硝酸釔對生長發育期大鼠腎臟影響的機制研究[J]. 毒理學雜志, 2016, 30(3): 214-217.

[4] 陳忻, 袁毅樺, 張小龍, 等. 硝酸釔與羧甲基殼聚糖聯合使用處理印染污水[J]. 環境科學與技術, 2010 (S2): 268-271.

[5] 陳勇, 江洪. 硝酸釔綠色催化合成乙酸芐酯的研究[J]. 中國食品添加劑, 2010 (6): 92-94.

[6] 劉健.一種化學導電纖維的制備方法. CN201510556483.8，申請日2015-09-02