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稀土材料学院：化学化工与生物工程学院班级：染整123硕姓名：张红娟学号：2120533主要内容稀土材料的分类2稀土材料的概述1稀土材料的前景4稀土材料的应用3一、稀土材料的概述1、稀土名称的来源稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。以稀土元素为材料的叫做稀土材料。中国是世界稀土资源储量最大的国家。我国的稀土资源丰富，稀土不稀，号称“稀土王国”，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等等。2、什么是稀土元素稀土就是化学元素周期表中镧系元素—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)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素，简称稀土。稀土元素又称稀土金属。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。常被冠以“工业味精”的美誉；誉为新材料的“宝库”；被誉为2l世纪新材料的“宠儿”；被誉为“优异的多功能添加剂”；以及“工业维生素”；3、稀土的美称二、稀土材料的分类1、稀土分类的原理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～l2之间变化，稀土化合物的品体结构也是多元化的。2、稀土分类目前，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、稀土超导材料、稀土原子能材料等。三、稀土材料的应用1．1稀土在农轻工中的应用稀在纺织业中，铈组元素(Eu以前的镧系元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。1、传统领域中的稀土材料1．2稀土在冶金工业中的应用稀土在炼钢工业中的应用稀土在铸铁及有色金属冶炼中的应用1．3稀土在炼油业中的应用1．4稀土在玻璃工业中的应用1．5稀土在陶瓷业中的应用稀土材料的应用分两类：一、是利用4f电子结构特性的材料；二、是利用离子半径、电荷、化学性质的材料。2、新型材料领域中的稀土材料2.1、电子结构特性的应用2.1.1稀土激光及发光材料稀土在激光材料中的应用发展迅速，稀土元素如Pr、Nd、Sm、Eu、Tb等能作为激光材料的基体或激活物质，现已成为激光材料中的重要元素，约90%的激光材料都与稀土有关。15稀土的发光特点发光的本质是能量的转换，稀土之所以具有优异的发光性能，就在于它具有优异的能量转换功能，而这又是由其特殊的电子层结构决定的。稀土的发光和激光性能都是由于稀土的4f电子在不同能级之间的跃迁而产生的。在f组态内不同能级之间的跃迁称为f－f跃迁；在f和d组态之间的跃迁称为f－d跃迁。其光谱大概有30000条。稀土发光材料根据其发光原理的不同，可分为：1、阴极射线发光材料2、光致发光材料3、X射线发光材料彩电最初用的稀土红色荧光粉是YV04：Eu3+，目前稀土荧光粉为YVO4：Eu3+，Y2O3：Eu3+，Y202s：Eu3+等。Eu3+的开发，使彩电亮度和色度大幅度改善。目前，Y202s：Eu3+的发光效率，涂层稳定性、成本等都相当出色，随着技术的不断改进，必将更加得到普及。电脑显示器目前．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(YGd)BO3：Eu，YBO3，：Eu,Y2O3：Eu等。2.1.2稀土磁性材料1、稀土永磁材料稀土永磁材料到如今已发展到第三代：第一代为1：5型稀土～钴磁体：SmCo5；第二代为2：17型稀土～钴磁体Sm2Co17及延伸产品；第三代为稀土铁系永磁体Nd2Fe14B。稀土铁氮(RE-Fe-N系)永磁体，第四代正在研发之中。被誉为是“超级磁体”和“当代永磁之王”2、稀土超磁致伸缩材料(GMM材料)GMM材料具有在室温下磁致伸缩大(是压电陶瓷的5～20倍、镍钴合金的50倍)；能量密度大；能量转换效率高；响应速度快，响应频率低，磁滞后小等优点，目前多用于军事工业，如火箭燃料调节与控制、空间站与卫星控制等，它还能有效提高国防、航天航空等领域的技术装备水平。3、稀土磁制冷材料4、稀土巨磁阻材料巨磁电阻(简称GMR)效应是指材料的电阻率在磁场作用下存在显著变化的现象。稀土磁制冷使用的是无害、无污染的稀土材料作为制冷工质(大部分为Gd或者Gd基合金)，具有制冷效率高、能量消耗低、无污染等优点。2.2.1稀土储氢材料2.2、离子半径和电荷与化学性质的应用材料贮氢材料就是在一定条件下能大量可逆地吸放氢的材料，在已开发的一系列贮氢材料中，稀土系贮氢材料性能最佳，稀土贮氢材料一般是含有稀土金属元素的合金或金属问化合物采用混合稀土如La、Ce、Nd、Pr等代替LaNi5中的La，开发出的合金稀土成本得到降低，很好的控制了氢的分解压过高问题，应用前景可观。近年研发的镁基稀土合金La5Mg2Ni23也具有一定的应用价值。稀土储氢材料能广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用等各个方面2.4稀土尾气催化材料轻稀土元素独特的4f电子层结构使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效，具有巨大的应用市场和发展潜力稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料以及铈基催化材料等。活性组分的晶相催化剂形状活性组分LaMO3（M=Co，Ni，Mn，Fe，Cr）LnCoO3（Ln=La，Pr，Nd，Gd，Ho）La1-xAxCoO3La1-xAxMnO3AxB1-xLO3LaxSr1-xFeyMn1-y-zPd2O3稀土净化催化材料的类型稀土在尾气净化催化剂中的作用通常稀土是以氧化物（CeO2、Y2O3等）的形式加入催化剂中，在保证催化剂活性不变的前提下，可以大幅度减少贵金属的用量，并改善催化剂的性能。•主要作用有4个方面：1）提高催化剂载体的性能2）提高催化剂的活性3)提高催化剂的储氧能力4）提高催化剂的抗毒能力5）稀土可提高氧传感器的性能2.5稀土防腐材料2.6稀土超导材料稀土铝镁合金是一种可以复合在碳钢结构表面的高强耐腐蚀材料，可以在海水及相似环境中应用，适用于水工钢结构长效防腐。四、稀土材料的前景1、稀土功能材料的研究新动向(1)氧化物超微粒子：如纳米氧化铈紫外遮蔽材料、纳米稀土催化、抛光材料、纳米晶稀土永磁材料(2)稀土有机金属配合物。(3)遗传和医学的应用技术虽然我国稀土储量、产量、应用和出口量等均为世界第一，但是与美国、日本等国家相比，我国在稀土材料的研究、开发及应用方面还存在一定的差。所以，大力提升我国稀土产业应用水平，提高现有稀土产品的附加值，重视具有我国自主知识产权的稀土新材料和创新技术开发，把稀土资源优势转化为技术和经济优势，随着全球社会经济的发展和新技术革命的到来，稀土材料科技和产业有着更广阔的发展前景。