稀土元素的应用

二、稀土磁性材料
稀土金属原子具有未充满的4f电子层，并且被外层的5s， 5d电子层屏蔽，可以产生更强的电子自旋磁矩和轨道磁矩。 1、稀土永磁材料 稀土永磁材料，即稀土永磁合金，含有作为合金元素的稀 土金属，它的永磁性来源于稀土与3d过渡金属形成的某些特殊 金属间化合物。由于它的最大磁能积是传统的永磁材料铝镍钴 和铁氧体的5-10倍，甚至更高等优异的永磁特性，该新材料一 问世立刻引起了人们的极大关注，其应用已涉及所有永磁应用 领域并在迅速扩大，是永磁材料领域中发展最快的材料。 稀土永磁材料成分可分为稀土钴永磁材料、稀土铁永磁材 料、稀土铁氮和稀土铁碳等三类。从稀土永磁材料的制备工艺 和特性上分可分为烧结磁体、黏结磁体、热压磁体、热变形压 磁体和热轧磁体等五类。

稀土激光材料分类
稀土激光材料可分为，固体、液体和气体三大类。但后两 大类由于其性能、种类和用途等远不如固体材料。所以一般 说稀土激光材料通常是指固体激光材料。固体材料分为晶体、 玻璃和光纤激光材料，而激光晶体又占主导地位。 激发方法是各种发光材料分类的基础，根据激发方法可将发 光材料分成光致发光材料、电致发光材料、阴极射线致发光 材料、X射线发光材料、放射性发光材料。
四 稀土激光材料

激光与稀土激光材料是同时诞生的。到目前为止，大约90% 的激光材料都涉及到稀土。这些材料的光学性质就是基于它 们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。现已查明， 在三价稀土离子的4fn组态中，共有1639个能级，能级对之间 的可能跃迁数目高达199177个，所以稀土是一个巨大的光学 材料宝库，从中将可开发出更多新型的光学材料。 而且在过去的研究中，稀土的固态、液态和气态都实现了受 激发射。在激光工作物质中，稀土已成为一族很重要的元素。 这都与它具有特殊的电子组态、众多可利用的能级和光谱特 性有关。

涂料用稀土固化剂

稀土磷酸盐（RPO4）和稀土硫酸盐[R2（SO4）3]这两 类稀土盐均可用作建筑涂料的新型高效固化剂，特别是用于 水玻璃（硅酸钠）无机复配系列建筑涂料中的效果极佳。此
外它们还可使涂料的颜色柔和、漆膜透明度提高、机械性能
和耐候性大为改进。这是因为经过稀土盐类固化剂复配处理 之后的涂层能形成巨大网状分子结构的缘故。
纳米环保钢化涂料

纳米环保钢化涂料由稀土改性纳米TiO2光触媒、胶粘剂、 固化剂和填料均匀混合而成，具有无毒、无味、消毒、杀菌、 可降解有害物质、无污染、性能稳定、贮存期长、硬度高、耐
擦洗、耐碰撞的性质。纳米环保钢化涂料性能优越，成本低廉，
便于工业化生产，并且在生产和施工过程中对环境均没有污染， 属于环保产品，具有很好的经济效益和社会效益。
石油化工领域
石油裂化工业中使用稀土主要是用于制造稀土分子筛裂化催 化剂。稀土分子筛催化剂的活性高、选择性好、汽油的产率 高，因而在国外很受重视，目前世界上的石油裂化生产中90 ％都使用稀土裂化催化剂。稀土裂化催化剂一般是用混合氯 化稀土与钠型Y-型分子筛进行交换制得。对混合稀土的要求 不高，其中各单一稀土量不一定有严格的比例，因此可以用 提取某一单一稀土的剩余物来制备稀土分子筛裂化催化剂， 为稀土资源的综合利用提供了有利条件。 稀土出用来制造石油裂化催化剂外，还可在很多化工反应中 用作催化剂。如稀土催化剂已成功地用于合成异戊橡胶和顺 丁橡胶的生产，使用催化剂为去铈混合轻稀土的环烷酸盐， 以镨钕富集物效果更好。稀土氧化物如La2O3、Nd2O3、 Sm2O3可用于环己烷脱氢制笨的催化剂。用ABO3型化合物 代替铂，催化氧化NH3以制备硝酸。此外，稀土化合物还用 于塑料热稳定剂和稀土油漆催化剂等化工领域。
稀土元素的应用
专业：应用化学 学号：xxxxxxx 姓名：xx
目录
一.
稀土功能材料 二. 稀土在催化剂应用 三. 稀土在农业方面的应用 四. 稀土医药方面的应用
一、稀土发光材料

稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激 发方式不同，发光可区分为光致发光、阴极射线发光、电
致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和
五、其他稀土功能材料
一、稀土玻璃陶瓷材料 稀土早就用于玻璃、陶瓷工业。近年来生产磨料、制造光 学玻璃和其他新技术玻璃以及新型陶瓷技术中都广泛应用了稀 土，据统计稀土及其化合物在玻璃陶瓷工业中的用量约占稀土 总用量的25%-30%，是稀土应用的主要领域之一。 玻璃陶瓷添加稀土后，可使玻璃具有特种性能和颜色，提 高玻璃抛光工艺过程的效率；使陶瓷着色和改善质量以及用于 制造高性能陶瓷、耐火材料和人造宝石。 稀土陶瓷材料中，稀土可以其化合物形式和掺杂形式两 种不同形式应用。稀土高性能陶瓷包括稀土高温结构陶瓷和稀 土功能陶瓷两大类。稀土的氧化物、硫化物和硼化物具有很强 的高温稳定性，后两者还同时有惰性物质，他们是制造高温结 构陶瓷的优良原料。硼化物是优良的电子仪器的阴极材料，它 具有很小的电子逸出功和很高的热电子发射密度

三、稀土超导材料
稀土超导材料最大的特点是磁性和超导性可共存于一体， 这是一般导电金属或半导体所不具有的特点。在超导材料中添 加稀土可以使临界温度Tc大大提高，一般可达70～90K，从而 使超导材料在价廉易得的液氮中使用，这就大大地推动了超导 材料的研制和应用的发展。 四、稀土磁光材料
磁光材料是指在磁场作用下，入射光经过材料时会发生某 些性质（如旋光性、折射性、偏振性等）的变化的材料。利用 磁光材料特性以及光、电、磁的相互作用和转换，可制成各种 功能的器件，如调制器、隔离器、环形器、开关、偏转器、光 信息处理机、显示器、存储器、印刷机、录像机、光盘、光波 导等。 除了以上材料外，稀土还广泛应用于稀土磁泡材料、稀土玻璃 光纤、稀土核材料等。
生物发光等。

稀土发光具有吸收能力强，转化效率高，可发射从紫外线 到红外线的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优 点。稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到 发光，几乎离不开稀土。因此在稀土功能材料的发展中， 尤其以稀土发光材料格外引人注目
制造方法 ⑴气相法 气体冷凝法；真空蒸发法；溅射法；化学气相沉积法 （CVD）；等离子体法；化学气相输运法等。 ⑵固相法 高温固相合成法；自蔓延燃烧合成法（SHS）；室温和低热 固相反应法；低温燃烧合成法；冲击波化学合成法；机械合金化 法等。 ⑶液相法 沉淀法；均相沉淀法；共沉淀法；化合物沉淀法；熔盐法； 水热氧化法；水热沉淀法；水热晶化法；水热合成法；水热脱水 法；水热阳极氧化法；胶溶法；相转变法；气溶胶法；喷雾热解 法；包裹沉淀法；溶胶-凝胶法；微乳液法；微波合成法等。

光催化空气净化方面

空气净化主要涉及在室温条件下的光催化氧化和 室温催化氧化技术的耦合。TiO2被认为是最有前景 的光催化剂。但是TiO2对可见光响应低,只能利用部 分太阳光,催化活性不够高。稀土元素具有丰富的能 级,特殊的4f电子跃迁特性和光学性质,能够以离子掺 杂或半导体复合的形式有效提升传统TiO2光催化剂 的性能,并能构造出多种新型的光催化剂体系。光催 化因能在室温下反应且可利用太阳光作为反应光源, 并且反应无二次污染等独特性能而在环境污染的治理 和洁净能源的生产中稀土元素显示出较大的应用潜力。
稀土永磁材料的应用非常广，如：电机工程（永磁电动机 与发电机等）；磁力机械（磁传动、磁制动、磁轴承等）；电 子工业（微波器件、宇航专用、电子仪表等）；仪表与民用电 器；另外在汽车、磁悬浮列车、磁化技术、自动化与计算机技 术和磁疗技术等领域也有广泛的应用。 2、稀土超磁致伸缩材料
磁致伸缩效应是指磁性状态和力学形变之间存在的磁能和 机械能之间的转换效应。具有磁致伸缩效应的材料称为磁致伸 缩材料。 稀土超磁致伸缩材料广泛用于声呐系统、大功率超声器件、 精密控制系统、驱动器和机器人等。

冶金工业领域的应用
由于稀土金属的高活泼性，能脱去金属 液中的氧、硫及其他有害杂质，起净化金属 液的作用；控制硫化物及其他化合物的形态 ，起变质、细化晶粒和强化基体等作用。因 此，可利用混合稀土金属、稀土硅化物及稀 土有色金属中间化合物等来炼制优质钢、延 性铁和有色金属及合金材料等。
3、稀土磁制冷材料和磁蓄冷材料
磁制冷系统是通过给磁性材料（工作物质）加磁场，使磁 矩按磁场方向整齐排列（磁熵变小），然后再撤去磁场，使磁 矩的方向变得杂乱（磁熵变大），这时磁体从周围吸收热量， 通过热交换使周围环境的温度降低，达到制冷的目的。与气提 冷冻比较，磁冷冻由于不需要压缩机而具有低噪声、低震动等 优点，并可使冷冻系统小型化。 稀土磁制冷和磁蓄冷材料主要应用与氦冷冻机中。氦冷冻 机的用途主要是利用金属系低温超导体的磁悬浮列车，核磁共 振成像断层诊断仪，超导磁体等。
二、稀土贮氢材料 贮氢材料是一种新型功能材料，也是一种高密度的储能 材料，用于氢的储存、运输、氢气的分离和净化，合成化学 的催化加氢与脱氢、镍氢电池、氢能燃料汽车。金属氢化物 压缩机用于海水的淡化、金属氢化物热泵、空调与制冷、氢 化物热压传感器和传动装置等 稀土与过渡元素的金属间化合物MMNi5(MM为混合稀 土金属)和LaNi5是优良的吸氢材料，被称为氢海绵。其最为 成功的应用是制造二次电池——金属氢化物电池，即镍氢电 池。其等体积充电容量是目前广泛使用的镍镉电池的2倍，充 放电循环寿命和输出电压与镍镉电池一样，但没有了镉污染 。镍氢电池已广泛用于各种便携式电器中，还有一个重要的 用途是用作未来绿色交通工具电动汽车的动力源，随着电动 汽车及其他绿色运输工具的开发，车用镍氢动力电池的大量 需求将进一步促进稀土储氢材料的发展。
三 、稀土涂料
稀土元素的颜色 稀土氧化物有多种，如LnO、Ln2O3和LnO2，其中Ln2O3 较常见。随着原子序数的递增，电子被填充在4f轨道上，其三价 离子的颜色为：镧Ln无色，铈Ce无色，镨Pr绿色，钕Nb淡红 （紫）色，钜Pm粉红、淡黄色，钐Sm黄色，铕Eu无色或淡粉 红色，钆Gb无色，铽Tb无色或淡粉红色，镝Dy黄色，钬Ho粉红、 淡黄色，铒Er淡红（紫）色，铥Tm绿色，镱Yb无色，镥Lu无 色 稀土元素在涂料工业中的应用 根据其颜色不同和化学性质的不同，稀土在涂料工业中的应 用可主要归纳为:涂料催干剂、涂料固化剂、聚合引发剂及催化 剂、溶剂合成催化剂、涂料发色、助色、稳色剂、涂料变色剂、 涂料发光剂、稀土隔热保温涂料、抗菌保健生态涂料、纳米绿色 钢化涂料、稀土着色彩砂、稀土复合氧化物远红外辐射材料
Baidu Nhomakorabea
稀土催化剂
稀土作为催化剂,适用范围很广。几乎涉及所有的催化反 应。无论是氧化还原型,还是酸碱性,均相或多相,都充分显示 了稀土催化剂性能的多样。 稀土元素具有特殊的电子结构，其内层的 4f 电子被外 层的 5s及 5p 电子所屏蔽，在原子中定域。决定元素性质的 最外层电子排布 4f 和 5d 形成导带，4f 电子的定域化和不完 全填充使稀土具有独特的光学和磁学特性，这些性质使稀土 在催化领域中得到广泛应用。 目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：汽车尾气净 化；工业废气和人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值 烷烃利用；石油化工等。
稀土发光材料优点
稀土发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转 换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6 个数量级；物理和化学性能稳定，耐高温，可承受大功率电子束、 高能辐射和强紫外光的作用。正是这些优异的性能，使稀土化合 物成为探寻高新技术材料的主要研究对象。 目前，稀土发光材料广泛应用于照明、显示、显像、医学放 射图像、辐射场的探测和记录等领域，形成了很大的工业生产和 消费市场规模，并正在向其他新兴技术领域扩展。

稀土激光材料的应用：
激光与普通光比较具有三个突出的特点：①方向性好、亮度高； ②单色性好；③相干性好。 YAG∶Nd激光器 光存贮激光器 2微米激光器 LED泵浦的固体激光器

稀土材料是激光系统的心脏，是激光技术的基础，由激光而发 展起来的光电子技术，不仅广泛用于军事，而且在国民经济许 多领域，如光通讯、医疗、材料加工（切割、焊接、打孔、热 处理等）、信息储存、科研、检测和防伪等方面获得广泛应用， 形成新产业。