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(shù)的發(fā)展，潔凈稀土化合物呈現(xiàn)出良好的市場(chǎng)前景，高性能稀土材料的制備對(duì)潔凈稀土化合物提出了更高要求。中國(guó)占世界稀土資源的 43%，是一個(gè)名符其實(shí)的稀土資源大國(guó)。近年國(guó)內(nèi)有開發(fā)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(lián)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(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和過(guò)渡金屬的特性。稀土離子與鈣離子的離子半徑和化學(xué)性能比較接近。因此，在生物體內(nèi)它被認(rèn)為可能占據(jù)或取代鈣的位置，影響鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)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(dòng)劑或檢測(cè)鈣離子結(jié)合部位的探針。但稀土離子又與鋁離子和三價(jià)鐵離子相似，同為高價(jià)硬酸離子。所以，稀土離子有可能與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合，通過(guò)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞。稀土元素與磯酸鹽也有很強(qiáng)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(nèi)多種組織成分，如氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、維生素、含氧酸、輔酶等相互作用，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)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(zhì)，對(duì)人畜無(wú)害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

硝酸釔化學(xué)式Y(jié)(NO₃)₃·6H₂O。分子量383.01。無(wú)色或紅色晶體。有吸濕性。相對(duì)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(duì)密度 2.682。

【合成】^[1][3]

硝酸釔在加熱下，將稍過(guò)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(shí)，冷卻后二溶于1：1的硝酸溶液中?？刂品磻?yīng)終了時(shí)溶液的PH=3-4。將溶液減壓蒸餾成糖漿狀，室溫下緩慢結(jié)晶。再重結(jié)晶兩次。最后一次重結(jié)晶時(shí)，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(yàn)研究了硝酸釔對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期大鼠腎臟的影響，實(shí)驗(yàn)分 0、20、80 和 320 ppm( 以飼料中釔計(jì)) 共四組，仔鼠從 GD0 持續(xù)暴露至 PND70，每組取 20 只仔鼠( 雌雄各半) 的腎臟檢測(cè)抗氧化酶活性、miRs 表達(dá)水平、腎組織病理學(xué)和 KIM-1 抗原表達(dá)水平的變化。結(jié)果顯示與對(duì)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(dá)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(dá)水平，提示生命早期硝酸釔暴露可能通過(guò)降低抗氧化能力影響腎功能。

2. 神經(jīng)毒性：利用膜島素-轉(zhuǎn)鐵蛋白-硒-纖維連接蛋白（ITSFn）模型，對(duì)硝酸釔神經(jīng)發(fā)育影響的可能作用機(jī)制進(jìn)行研究。結(jié)果表明，高濃度硝酸釔可致神經(jīng)元細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率和細(xì)胞凋亡率增加，提示細(xì)胞調(diào)亡是硝酸釔對(duì)神經(jīng)發(fā)育影響的作用機(jī)制之一。低濃度的硝酸釔可促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞中抗調(diào)亡基因Bcl-2的表達(dá)，但抑制促調(diào)亡基因Bcl和Caspase-3的表達(dá)，起到保護(hù)細(xì)胞的作用；但當(dāng)硝酸釔溶液達(dá)到一定濃度化則會(huì)激活Bcl和Caspase-3的表達(dá)，下調(diào)Bcl-2的表達(dá)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡。Bcl-2／Bax比值總體上也呈現(xiàn)出先上升再下降的趨勢(shì)。表明硝酸釔對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞神經(jīng)發(fā)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(xiàn)毒性的劑量范圍。

【應(yīng)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(jiǎn)稱 NOCC）由殼聚糖經(jīng)過(guò)醚化反應(yīng)制得。殼聚糖經(jīng)過(guò)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(qiáng)，在印染污水的深度處理中被認(rèn)為會(huì)有廣泛的用途。將羧甲基殼聚糖與稀土聯(lián)合使用處理印染污水可取的更優(yōu)異效果，聯(lián)合使用硝酸釔與羧甲基殼聚糖作絮凝劑處理印染污水，當(dāng)硝酸釔的投加量為 5mg/L，溫度為 50℃時(shí)絮凝劑可使印染污水的色度去除率和除濁率均達(dá)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(lián)合使用的絮凝脫色效果優(yōu)于單獨(dú)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硝酸釔對(duì)合成乙酸芐酯有著良好的催化活性，當(dāng)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(huán)己烷為帶水劑，反應(yīng)時(shí)間為2.0h，乙酸芐酯收率可達(dá)93.2%，且催化劑重復(fù)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(tǒng)工藝所存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、后處理工藝復(fù)雜、污染環(huán)境等缺點(diǎn)相比，以硝酸釔為催化劑合成乙酸芐酯的工藝具有操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高，對(duì)環(huán)境友好且催化劑經(jīng)簡(jiǎn)單分離可回收并多次重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。

3. 制備化工原料：一種化學(xué)鍍銀聚丙烯腈/硝酸釔導(dǎo)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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?jǐn)嚢?30～90min后，經(jīng)過(guò)減壓過(guò)濾，真空脫泡，制得聚丙烯腈/硝酸釔混合紡絲液；

2）在常規(guī)小式濕法成型設(shè)備上將所述聚丙烯腈/硝酸釔混合紡絲液過(guò)濾、 計(jì)量后，通過(guò)噴絲孔擠出，進(jìn)入由DMF溶劑和水組成的凝固浴，然后經(jīng)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(yīng)30～60min，用水充分洗 滌后，烘干并稱重，得產(chǎn)物。

【參考文獻(xiàn)】

[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(jīng)發(fā)育毒性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及其機(jī)制研究. 中國(guó)疾病預(yù)防控制中心.2015

[3] 初傳傳, 陳晨, 李炳輝, 等. 硝酸釔對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期大鼠腎臟影響的機(jī)制研究[J]. 毒理學(xué)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(lián)合使用處理印染污水[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 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(guó)食品添加劑, 2010 (6): 92-94.

[6] 劉健.一種化學(xué)導(dǎo)電纖維的制備方法. CN201510556483.8，申請(qǐng)日2015-09-02