稀土元素La的物理化学特性及其应用

摘要:稀土La 广泛应用于工业、农业等领域，具有极高的应用
价值。

本文首先介绍我国稀土元素及其化合物研究的概况，
其次论述稀土元素La 的物理化学特性，最后讨论稀土元素La 及其化合物在
催化、材料和生物等领域的应用。

通过本文的论述，
期望对稀土元素La 的理论和应用研究者提供一些基础性资料。

关键词:稀土La 特性应用
1概述
元素周期表第ⅢB 族镧系元素加上化学性质相近的钪
和钇共计17种元素，总称为稀土[1]。

其实稀土并不真是
“稀有的土”，很多稀土元素在地壳中的丰度较高。

在探明的稀土储量中我国储量丰富，仅内蒙古包头市白云鄂博矿山的储量就占世界的70%左右[2]。

从我国稀土研究的概况看，2004年至2013年共十年时间，我国在稀土领域的研究投
入了很大的人力物力，如在十年来学术论文篇名含
“稀土”二字的共计23281篇，其中基础学科领域1933篇，工程技术13860篇；在基金资助上，获得国家自然科学基金资助
的学术论文有2482篇[3]。

所以，
加大投入研究稀土元素及其化合物的力度，特别是扎实的理论研究和创新的应用研
究，不管是稀土元素及其化合物的高效利用，
还是限制我国稀土出口规模和保护珍贵自然资源都具有重要的意义。

2稀土元素La 的物理化学特性
稀土元素La，名字来源于希腊文，原意为“隐蔽”，于1839年被瑞典的化学家莫桑德尔从粗硝酸铈中发现的一
种新元素[4]，
由于La 元素有特殊的电子结构，所以具有很多独特的物理化学性质。

2.1稀土元素La 的一些物理性质[5]为了便于直观理解，现把La 元素与Fe(铁)、Hg(汞)元素的一些特性对比如表1。

从表1可知，在密度上对比，
单质La 的密度为6.176g/cm 3
，
略低于单质Fe 的密度，远低于单质Hg 的密度；在常温下单质La 为固态，不过是软固态，
易切割；单质La 的熔点和沸点分别921摄氏度和3457摄氏度，而单质Fe 的熔点和沸点分别1535摄氏度和2750摄氏度，不难得出单质La 比单质Fe 易熔化但更难沸腾。

2.2稀土元素La 的一些化学性质[6]为了便于直观理解，现把La 元素与Fe(铁)、Hg(汞)元素的一些化学特性对比如表2。

从表
2不难看出，单质La 的稳定性差，在空气中易氧
化，新鲜的表面遇空气迅速变暗；
在可燃性方面与单质Fe 和单质Hg 明显不同。

3稀土元素La 及其化合物的应用3.1稀土La 在催化领域中的应用
通过在CNKI 上检索得出如下表3稀土元素镧在催化领域的一些研究数据。

表3“篇名”输入“镧”并含“催化”、“催化剂”等词检索结果从表3可以看出，我国学者对稀土La 在催化领域中的应用进行了一定量的研究，特别是在催化剂中掺杂稀
土La 这个主题中取得了一系列的研究成果。

通过研究表明，掺杂稀土La 能提高催化剂对S 2O 82-的结合能力，抑制活性组分的分解，增强固体超强S 2O 82-ZrO 2Al 2O 3催化剂的酸性，从而提高提高催化剂的活性[7]。

通过紫外光性对甲醛气体进行光催化降解，结果表明当La、Fe 的掺杂量分别为5%时，La、Fe 共掺杂复合材料TiO
2/ACF 的光
催化性能最好。

这说明，当La、Fe 的掺杂量达到最佳配比
时可抑制TiO 2的粒子生长，使晶粒尺寸达到最小，有助于降低光生电子和空隙的复合，从而提高催化剂的光催化活性[8]。

3.2稀土La 及其化合物在材料领域中的应用
通过在CNKI 上检索得出如下表4稀土元素镧在材料领域的一些研究数据。

表4“篇名”输入“镧”并含“激光”、“储氢”等词检索结果从表4可以看出，稀土元素La 在纳米材料中研究最
多，其次是在材料领域。

不过，
稀土元素La 在材料领域中的应用远远不止上表统计方面。

比如稀土元素La 还可用于改良储氧材料，其中有湖南稀土金属材料研究院苏正夫
用La，Pr 对铈锆固溶体储氧材料进行改良，
研究结果表明储氧材料在老化前后均保持萤石立方相固溶体结构，
具有较强的抗老化能力[9]。

再比如在稀土La 提高复合材料的抗拉强度和显微硬度方面的研究，有李斌等人研究La 含量对Al 2O 3/Cu 复合粉末和烧结材料组织及性能，研究表明：添加0.05%的稀土La 有利于机械合金化过程中Cu 晶粒
稀土元素
La 的物理化学特性及其应用
曾凡金郭笑天
（安顺学院）
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摘要:油气水的运移是石油和天然气发展领域的一个重要组成部分，由于其具有很大的复杂特性，因此，对于油气水的运移进行详细研究，本文对油气水运移生产过程，从微观机制和重力分异等角度进行了分析和研究，研究了相关过程运行的原理，对于指导油气田开发过程中油气水的运移工作具有一定的指导意义。

关键词:油气田开发过程油气水运移特征研究
1概述
在石油运移过程中，油气水的开发和运移是油气田开发过程中的关键环节，油气田开发过程中油气水的运移是一个异常复杂的地质过程，对于油气田开发过程中油气水的运移特征的研究对石油地质勘探活动有着极其重要的意义。

油气水运移在石油勘探开发过程中是油气藏形成和调整不可缺少的一个重要环节，并且对其油气水的运移特点和油气生产价值工程的推进有着重要意义。

通过长期的石油勘探和开采实践证明，许多因素都会影响到油气水的运移过程和油气水的性质，所以从某种程度上而言，油气田开发过程中油气水的运移的特性研究已成为油气田开发过程研究的重点和难点。

油气田开发过程中油气水的运移过程通常包括两个过程，一是保持流经地层能量的过程，另一个是油气回收过程。

同时，在油气田开发过程中，油气水的运移会受到许多因素的影响，比如物料输送功率，方向和周期，涉及到包运动学和动力学等方面的知识，对于油气田开发具有广阔的研究领域和深远的意义。

2油气水初次运落发生的相态及影响因素
在油气水运移过程中，气藏储层岩石和流体原先处于压缩状态，在生产过程中将形成在井口和井底位置处形成油气藏之间的压力降，油气水的迁移是由岩石和流体膨胀引起的。

当油气水混合在一起，在气体的压力作用下，气会弥漫在水和油之中，进而导致地质过程中能释放和驱动油气运移膨胀。

同时随着油流上升，压力逐渐降低，井底压力比饱和压力越低，进而从油中分离出大量溶解气体，这大体就是油气田开发过程中油气水运移的过程。

对于油气田开发过程中油气水的初次运移所发生的相态，要分析水溶相的迁移，石油和天然气形成分子溶液在水中溶解后，油气水的迁移过程需要以水作为输送载体来为水溶相进行迁移。

随着温度的变化，会影响到油气水的溶解度，同时还可以避免毛细管力的影响，当温度达到60～150℃时，油在水中的溶解度很低，另一种水溶相的迁移是迁移胶束溶液，与多种杂原子化合物结合形成烃链和极性键，促进水溶液中表面活性物质分子聚集体的形成。

此外，还有可能存在游离相的情况，游离相处于分散或连续形状，其游离状态同样也会受到压力，温度，深度等因素的影响。

对于油气田开发过程中油气水运移的影响因素，需要从整个石油开采的过程来考虑，根据石油、天然气和油气运移过程两个阶段的运移动力和方向来看，分为初次运移和二次运移两个主要过程。

同时研究油气水运移特征还需要根据油气水的形成时间，并且也会受到油气水形成的烃源岩的地质特征的影响，对于油气水的初次运移受到以下两种因素的影响，一是初始迁移发生压实。

压实度又分为
油气田开发过程中油气水的运移特征研究
郭永红（西安石油大学）
的细化和Al2O3/Cu颗粒的弥散分布，从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度[10]。

3.3稀土La及其化合物在生物领域中的作用
通过同样的方法在同样的时点上检索，得出如下表5稀土元素镧在生物领域的一些研究数据。

表5“篇名”输入“镧”并含“生长”、“细胞”等词检索结果
从表5可知，稀土元素La在生物领域中也有广泛的研究，如赵建荣等研究稀土La对青菜生长及相关特性进行研究，结果表明稀土La增加了青菜产量，同时土壤中La含量为浓度时，增加La对青菜茎叶、根N，P，K含量起到促进作用，超过一定浓度时，再增加La在土壤的浓度青菜茎叶、根N，P，K含量反而逐渐降低[11]。

同时稀土La在提高生物体的免疫系统功能方面，王宗惠等研究了稀土对小鼠腹腔巨噬细胞特异吞噬功能作用的影响，结果表明La2O3能增强巨噬细胞(M5)的吞噬功能，这充分说明巨噬细胞(M5)活化程度提高了，其清除病毒、癌细胞功能自然也会提高[12]。

参考文献:
[1]/view/89624.htm?fr=aladdin.
[2]中华人民共和国国务院新闻办公室.中国的稀土状况与政策[M].人民出版社(第1版)，2012.
[3]/.
[4]李国华，胡素娟，张炫辉.漫游稀土世界[M].中南大学出版社(第1版)，2011.
[5]徐光宪.稀土(上)(第2版)[M].冶金工业出版社，1995.
[6]李梅，柳召刚，吴锦绣等.稀土元素及其分析化学[M].化学工业出版社(第1版)，2009.
[7]马慧琴，王卫，王媛媛.La改良固体超强酸S2O82-ZrO2Al2O3的制备及催化性能研究[J].材料导报(研究篇)，2014（3）.
[8]陈勇，陈鹏，陈召，谷科成.La、Fe共掺杂TiO2/活性炭纤维的制备及其光催化性能[J].功能材料，2014（3）.
[9]苏正夫.镨镧改性铈锆固溶体储氧材料的制备与应用研究[J].有色金属（冶炼部分），2014（7）.
[10]李斌，刘贵民，丁华东，郑晓辉，闫涛.稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2014（5）.
[11]赵建荣，秦改花.镧对青菜生物量、植株氮磷钾含量及土壤酶活性的影响[J].中国稀土学报，2009（6）.
[12]王宗惠，庞新民，苏英，等.稀土对小鼠腹腔巨噬细胞特异吞噬功能的作用影响[J].卫生毒理学杂志，1994，8(3).
基金项目:本文系贵州省科技厅、安顺市人民政府、安顺学院三方联合科技基金项目(项目编号:黔科合J字LKA[2013]14号;项目编号:黔科合J字LKA[2012]14号)的研究阶段性成果。

作者简介:曾凡金(1979-),男,安顺学院讲师(理论物理),教育学硕士,MBA在读,研究方向:原子分子物理、物理教育心理和企业战略管理。

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