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《稀土在功能材料中的应用》


石油化工:稀土元素具有高氧化能和高电荷的大 离子,很容易获得和失去电子。因而广泛用做催化 剂。石油工业中的稀土分子筛裂化催化剂活性高、 选择性好、汽油生产率高。 玻璃工业:稀土在玻璃工业中的应用主要为三个 方面:玻璃着色、玻璃脱色、制造特种性能玻璃。 稀土光学玻璃(镧玻璃等)可提高折射率、降低色 散、增加抗腐蚀性,广泛用做各种透镜和高级照相 机、摄像机镜头。
4.我国稀土产品发展概况
自1986年以来,我国稀土产量已经超过美国,成 为世界第一的稀土生产大国,目前我国稀土产量已 占世界总产量的70%,已能够生产近千个规格的 400多种稀土产品,产品结构正从初级产品向高纯、 高附加值、单一稀土方向发展,单一稀土化合物和 金属的产量占总商品量的30%以上。稀土应用技术 日益成熟、应用范围不断扩大。具有“工业味精” 之称的稀土元素由于其特殊的性能,已广泛应用于 传统产业领域,同时稀土功能材料已逐步成为信息、 生物、新能源、新材料等高新技术领域中的关键材 料。
3.稀土在传统产业领域中的应用
农业:稀土是植物生长、生理调节剂,对农作物 具有增产、改善品质、增强抗旱抗涝抗伏倒抗病能 力等作用,低毒或无毒,对人畜无害,无环境污染。 其应用涉及粮食作物、蔬菜、水果、牧草及养鱼养 鸡等畜牧业。
冶金工业:钢中加入少量稀土,能起到脱氧、脱 硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用,显著提高 钢的强度和韧性;不锈钢中加入少量稀土,能提高 其耐热耐蚀性,防止热加工裂纹;少量稀土可使合 金钢强度显著提高、能降低石墨对铸铁基体的分割 破坏作用;高活性的稀土加入到有色金属及合金中, 可以去除残留气体和有害杂质、细化组织、改善合 金组织形态、形成金属间化合物、产生固溶强化、 提高耐热性(再结晶温度)、改善工艺性能(减少 偏析、气孔、缩水、表面裂纹)。
二.我国稀土资源概况及在传统产业领域 中的应用
1.稀土元素(rare earth或RE)
稀土元素:是元素周期表第三副族中原子序数5771的15个镧系元素和钪(Sc)、钇(Y)的总称 (共17个元素)。镧系元素:镧(La)、铈(Ce)、 镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕 (Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬 (Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥 (Lu)。
2.我国稀土资源
中国稀土资源:占世界已探明储量的80%,储量 达3600万吨(以稀土氧化物计),远景储量一亿吨, 居世界首位。而且品种齐全、质量高、易开采。已 形成南、北两大体系。北方主要为轻稀土资源,分 布在内蒙古的包头白云鄂博(铁稀土共生矿)和四 川的冕宁(氟碳铈矿),有镧、铈、镨、钕和少量 钐、铕、钆。南方主要为中重稀土资源,分布在江 西、福建、广东、广西、湖南,有钐、铕、钆、铽、 镝、钬、铒、铥、镱、镥和镧、钕等。
陶瓷工业:稀土用做陶瓷颜料使陶瓷颜色柔和、 纯正、色调新颖、光洁度好。由于镧系元素对氧的 亲和力强,添加稀土元素的陶瓷熔点非常高,还能 改善陶瓷韧性、提高抗裂能力。稀土加入陶瓷釉料 中,可减少釉层破裂和增加光泽。稀土氧化物可以 制造耐高温透明陶瓷、耐高温坩埚、碳弧灯泡芯材。 用氧化钇部分稳定的氧化锆已被制成特殊用途的陶 瓷刀剪,因其高导热、低膨胀系数、热稳定性好可 用于制造汽车发动机。
通过各种稀土化合物或掺稀土物质的合 成、组成、结构、性质和器件的研究,国内 外已出现和将出现的各种新型稀土功能材料 包括光学功能材料、吸波功能材料、信息与 传感功能材料、环境功能材料、磁性功能材 料、储氢与能源功能材料、导电与电子功能 材料等。
通过各种稀土化合物或掺稀土物质的合成、组 成、结构、性质和器件的研究,国内外已出现和将 出现的各种新型稀土功能材料包括光学功能材料、 吸波功能材料、信息与传感功能材料、环境功能材 料、磁性功能材料、储氢与能源功能材料、导电与 电子功能材料等。 大量研究发现,稀土元素的加入将对材料的 性能有显著的改善。稀土在功能材料中的应用将大 大提高稀土资源开发利用的经济效益和社会效益。 开展新型稀土材料的基础理论研究、技术创新研究 及产业化研究是国家急需解决的一个极为重要的课 题。
稀土在功能材料中的应用
主要内容
一、引言 二、我国稀土资源概况及稀土在传 统产业领域中的应用 三、新型稀土功能材料 四、结束语


稀土元素具有特殊的电、磁、 光与催化性能。稀土在传统产业中 有许多应用,而在现代功能材料领 域用途更加广泛。
一、引


稀土元素化学性质活泼,具有特异的电、磁、 光和催化性能,因而在工业生产和科学研究中应 用广泛。稀土产品在传统产业领域(如冶金、石 油化工、玻璃、陶瓷、农业)中的应用市场已大 致稳定,而新型稀土材料尤其是功能材料却在快 速增长。稀土元素已成为现代功能材料中不可缺 少的原料。
性质:稀土元素由于其独特的4f电子结构,因而 有典型的金属特性。金属形态的稀土元素有良好的 导电性、延展性和金属光泽,燃点低,化学性质活 泼,易与其他元素作用,几乎能与所有非金属元素 生成稳定的化合物,其氧化物有很高的熔点和多种 颜色。其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属,活 泼性按原子序数递增。另外还具有独特的电、磁、 光和催化性能。稀土元素是亲石元素,常见的是以 氧化物、硅酸盐、磷酸盐、磷硅酸盐、氟碳酸盐以 及氟ห้องสมุดไป่ตู้物等形式存在,在矿物中常与其他元素共生。
湖南稀土资源:湖南稀土矿产资源丰富,分布广、 规模较大。主要矿床为冲击型独居石沙矿床、风化 壳独居矿物型矿床、离子吸附型稀土矿床。独居石 的探明储量居全国第一。冲击型独居石沙矿床集中 分布在湘东北岳阳地区(华容、岳阳、湘阴),风 化壳独居矿物型矿床和离子吸附型稀土矿床集中在 湘南地区(江华、桂东、资兴、郴县、蓝山、汝城、 临武、耒阳、宜章),一般为重稀土矿床,也有轻 稀土。矿石品位高、质量好。 华容三廊堰,岳阳埂口,湘阴望湘;江华姑婆 山,耒阳上堡小冲头,宜章莽山,桂东寨前,汝城 诸广山,资兴彭公庙,郴县骑田山,蓝山西山,临 武香花岭,等。
“轻稀土元素”:钪(Sc)、钇(Y)、镧 (La)—铕(Eu)。 “重稀土元素”:钆(Gd)—镥(Lu)。 地球上稀土分布:约占地壳总量的0.016%,丰度比 常见的铜、铅、锌、锡还多,但目前真正成为可开采的 稀土矿并不多,且在世界上的分布很不均匀,主要集中 在中国、美国、印度、前苏联国家、南非等国。
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