科技情报开发与经济
ＳＣＩ－ ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＆ ＥＣＯＮＯＭＹ
２００８ 年 第 １８ 卷 第 ５ 期
文章编号： １００５－ ６０３３（ ２００８） ０５－ ０１３０－ ０２
收稿日期： ２００８－ ０１－ ０４
稀土功能材料应用的新进展
潘杏平
（ 南京工业大学电光源材料研究所， 江苏南京， ２１００１５）
在光磁记录材料方面， 重稀土族 Ｔｂ Ｄｙ 起主要作用， 如现用的主流材 料为 Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏ 三元合金（ Ｔｂ２３Ｆｅ６２Ｃｏ１１） 。另外利用某些稀土合金的磁致伸 缩应变效应， 可用作动作器件， 如， ＴｂＦｅ２，ＳｍＦｅ２。
利 用 ４ｆ 电 子 特 性 的 材 料 还 有 许 多 ， 如 ＭＲＩ 造 影 剂 、闪 烁 晶 体 、Ｘ 光 现 象 材 料 、磁 冷 冻 剂 、电 子 元 件 材 料 等 。
２００６ 年美国国防部公布的 ３５ 种高技术元素中， 包括了除钷以外的 １６ 种稀土元素， 占全部高技术元素的 ４５．７％， 而日本科技厅选出的 ２６ 种 高技术元素， １６ 种稀土元素包括在内， 占 ６１．５％。世界各国大力开展稀土 功能材料的应用技术的研究， 几乎 ３～５ 年就有一次稀土材料应用的新突 破。
其中 ＬａＮｉ５ 合金最有名。ＬａＮｉ５ 合金是一种优异的吸氢合金， 作为电 池 实 用 还 有 ３ 个 方 面 的 缺 点 ， 即 高 温 下 容 量 低 、充 放 电 寿 命 短 、价 格 高 。 为此 ＭｍＮｉ（５ Ｍｍ 为柿镧合金） 合金中 Ｎｉ 用 Ｍｎ， ＡＩ， Ｃｏ 等 部 分 置 换 ， 这 种 合金容量高（ ２９０ ｍＡ·ｈ／ｇ～３１０ ｍＡ·ｈ／ｇ） 、寿命长（ 达 １ ０００ 次充放电） 稀 土 吸氢合金电池正在电动车上进行实用化试验， 目前已有 １５ 万 ｋｍ 的行驶 距离。吸氢合金除用作二次电池外， 还可用于热泵、太阳能、风能等自然 能 量 的 储 存 、氢 储 存 、动 作 元 件 等 。
其 中 ， Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ 的 磁 体 ， 最 大 磁 能 积 的 理 论 值 为 ５０９ ｋＪ／ｍ３， 实 际 达 到 ３００ ｋＪ／ｍ３， 为当今永久磁体之首。缺点是易锈。后来的 Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ（１ ｘ＝２．３） 磁 体 ， 其 磁 矫 顽 力 是 Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ 磁 体 的 ２ 倍 ， 但 其 组 成 中 含 氮 ， 烧 结 困 难 ， 现 作为黏结磁体的实用开发研究。由于此类材料具有超乎寻常的功能， 使 电子信息设备在不断提高性能的同时， 也实现了轻、薄、小型化。
稀土的特异性能来源于稀土元素具有特异的 ４ｆ 电子构型， ４ｆ 电子被 完全填满的外层 ５Ｓ 和 ５Ｐ 电子所屏蔽， ４ｆ 电子的不同运动方式使稀土具 有不同于周期表中其他元素的光学、磁学和电学等物理和化学特性； 而 且， 稀土元素具有较大的原于磁矩、很强的自旋轨道耦合等特性， 与其他 元素形成稀土配合物时， 配位数可在 ３～１２ 之间变化， 稀土化合物的晶体 结构也是多元化的。目前， 稀土功能材料主要包括： 稀土发光材料、稀土 永 磁 材 料 、稀 土 储 氢 材 料 、稀 土 催 化 剂 材 料 、稀 土 陶 瓷 材 料 、稀 土 超 导 材
在 荧 光 体 的 超 微 粒 子 化 方 面 也 进 行 着 研 究 ， 合 成 了 Ｙ２Ｏ３： Ｅｕ３＋， ＹＶＯ４： Ｅｕ３＋的超微粒子， 如用波长 ５１４．４ ｎｍ 的氖激光连续照射 Ｙ２Ｏ３： Ｅｕ３＋ 纳米粒子， 观测到眨眼似的发光开闭现象， 这种现象若能控制， 可望用作 光记录材料及显示器材料等。 ２．３ 稀土有机金属配合物
摘 要： 对我国稀土材料产品进行了概述， 并与世界水平进行了对比， 阐述了国内外稀
土材料发展状况和存在的问题， 对发展稀土新材料进行了分析。
关键词： 稀土材料； 催化剂； 稀土功能材料
中图分类号： ＴＧ１４６．４
文献标识码： Ａ
稀土被誉为 ２１ 世纪新材料的“宠儿”， 具有特异的物理和化学 性 能 ， 具有特异的光、电、磁和催化性能， 已在国民经济和现代科学领域得到重 要应用。
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潘杏平 稀土功能材料应用的新进展
本刊 Ｅ－ ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ 综 述
１．２ 离子半径和电荷与化学性质的应用材料 １．２．１ 储氢合金
稀土金属与氢起反应生成的稀土氢化物加热到 １ ０００ ℃以上才会分 解， 而在稀土金属中加入某些第二种金属形成合金后， 在较低的温度下 也可吸放氢气， 通常将这种合金称之为储氢合金。
直径在 ０．１ !ｍ 以下的超微粒子， 无论是金属还是陶瓷 ， 都 具 有 与 大
块材完全不同的独特性质， 是支撑新技术的一个新材料热点， 成功地合 成了氧化柿超微粒子， 平均粒度达 ２．６ ｎｍ。作为紫外线阻挡剂的应用动 向 相 当 活 跃 ， 一 种 是 在 玻 璃 中 添 加 紫 外 线 阻 挡 剂 ， 用 于 汽 车 抗 ＵＶ 车 窗 玻璃； 另一种是防晒用化妆品的应用。以前， 氧化柿作为紫外线阻挡剂受 到关注， 但由于其高的催化活性， 存在易变色变臭的缺点， 但最近把氧化 柿与非晶态氧化硅复合， 或者在氧化柿表而涂覆无定形氮化硼， 这种复 合材料显著降低了氧化柿的催化活性， 具有在可见光域优良的透过性能 及在紫外域优良的阻挡性能。
２ 稀土功能材料的研究新动向
２．１ 稀土材料的制取和回收率 目 前 ， 工 业 上 分 离 稀 土 元 素 的 方 法 主 要 是 溶 剂 萃 取 法 、离 于 交 换 法
等湿法， 其工艺复杂， 成本高， 为了降低稀土金属的价格， 有必要开发新 的分离方法。
另外， 伴随含稀土元素材料产量的扩大， 残料大量生成， 因此需要建 立从残料中有效回收稀有金属的工艺方法。为此， 开发了利用气相配合 物在不同温度下蒸汽压差别的干式分离法， 这种方法可以从固体原料中 直接分离精制得到固体产物， 分离成本大幅度下降。 ２．２ 超微粒子的应用
永磁材料是将杉、钛混合稀土金属与过渡金属（ 如铁、钻等） 组成的合金， 用粉末冶金方法压型烧结， 经磁场充磁后得致稀土永磁材料根据其合金 成 分 不 同 ， 目 前 可 以 分 为 ： 稀 土 一 钻 永 磁 材 料 ＳｍＣＯ５， Ｓｍ２ＣＯ１７， 稀 土—铁 稀土永磁材料： Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ， 稀土铁氮（ ＲＥ－ Ｆｅ－ Ｎ 系） 永磁材料。
目前， 电脑显示器向大型化、轻薄型的方向发展， 等离于显示器 （ ＰＤＰ） 为平面型， 较易批量生产， 反应速度快， 视角广， 作为新一代的显示 器 已 开 始 商 品 化 。ＰＤＰ 用 的 稀 土 族 荧 光 体 有（ Ｙ， Ｇｄ） ＢＯ３： Ｅｕ， ＹＢＯ３： Ｅｕ， Ｙ２Ｏ３： Ｅｕ 等。
此外， 最近还开发了一种蓄光型超余辉荧光体， 是 ＺｎＳ： Ｃｕ 系的余辉 能力的 ５～１０ 倍， 这是 以 ＳＲＡ１２Ｏ４ 或 ＣＡＡＩ２Ｏ４ 这 种 碱 土 类 铝 酸 盐 为 基 体 、 以 Ｅｕ２＋， Ｎｄ３＋或 Ｅｕ２＋， Ｄｙ３＋为激活剂的荧光粉。 １．１．４ 特殊磁性的应用
与普通荧光灯相比， 具有亮度高、光衰小、寿命长、节能等特点， 并且 流明效率强， 色温变化宽， 显色指数高。由于稀土三基色荧光粉抗 １８５ ｎｍ 高能量紫外线的能力强， 热稳定性好， 在 １２０ ℃左 右 尚 能 保 持 高 亮 度 ， 故 广泛用于紧凑型节能荧光灯 中 。 三 色 荧 光 灯 是 把 蓝 （ Ｅｕ２＋） ， 绿 （ ＣＥ３＋， Ｔｂ３＋） ， 红（ Ｅｕ３＋） 三色混合， 得到白色灯， 现在三色荧光灯进一步改进， 由不 同 组 成 的 发 光 成 分 得 到 四 色 、五 色 等 高 效 、高 色 泽 的 荧 光 灯 。 １．１．２ 彩电用稀土荧光粉
ＸＵ Ｘｉａｏ－ｊｕａｎ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｅｎｔｅｒｓ， ｔｈｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｓｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｅｎｔｅｒ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｓｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｅｎｔｅｒ， ｅｔｃ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｓｔ； ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｅｎｔｅｒ； ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｓｔ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ
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计学专业 ２００６ 级硕士生， 湖南省长沙市， ４１００８３．
第一作者简介： 徐小娟， 女， １９８２ 年 ７ 月 生 ， 现 为 中 南 大 学 商 学 院 会
Ｐｒ ｏｂｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｓｔ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｓｉｎｇｌｅ－ ｔｒ ａｃｋ Ｓｙｓｔｅｍ
氢是极好的洁净能源， 它作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源， 日益受到人们的重视， 而且稀土储氢材料能够很好地解决氢的储存和运 输问题， 目前该项技术已经应用到能源、化工、电于、宇航、军事及民用等 方面。 １．２．２ 氧敏元件
固体电解质必须离子间隙大， 易移动。引入某异种原于， 使固体中产 生晶格缺陷。如 Ｙ３＋， Ｌａ３＋， Ｇｄ３＋等离子被其他价数的离子置换， 保持电中性 就会产生晶格缺陷， 氧化锆就可以达到这样的 效 果 ， ＺｒＯ２ 中 Ｚｒ 用 Ｙ３＋置 换， 产生氧化物离 子 的 缺 陷 ， 因 此 ， 离 于 移 动 传 导 电 流 。 现 在 开 发 了 ＳＣ２ （ ＷＯ４） ３ 型全新固体电解质， 其离子间隙大， 三价离子易移动。 １．２．３ 汽车尾气净化催化剂