稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素—鑭（La）,、鈰（Ce）、鐠（Pr）,、釹（Nd）,、钷（Pm）、釤（Sm）,、銪（Eu）,、釓（Gd）、鋱（Tb）,、鏑（Dy）,、鈥（Ho）、鉺（Er）,、銩（Tm）,、鐿（Yb）、镥（Lu）,，以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的兩個元素——鈧（Sc）和釔（Y）,，共17種元素，稱為稀土元素,。
稀土元素是17種特殊的元素的統(tǒng)稱,，它的得名是因為科學(xué)家在提取稀土元素時應(yīng)用了稀土化合物，所以得名稀土元素,。
（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
這些稀土元素的發(fā)現(xiàn),，從1794年芬蘭人加多林分離出釔到1947年美國人馬林斯基等制得钷，歷時150多年,。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學(xué)家,、化學(xué)家、冶金學(xué)家等發(fā)現(xiàn)制取的,。钷是美國人馬林斯基,、格蘭德寧和科列爾用離子交換分離,，在鈾裂變產(chǎn)物的稀土元素中獲得的，過去認(rèn)為自然界中不存在钷,，直到1965年,，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。
(圖片來源：periodni.com/rare_earth_elements)
分類
通常把鑭,、鈰,、鐠、釹,、钷,、釤,、銪稱為輕稀土元素,，釓、鋱,、鏑,、鈥、鉺,、銩,、鐿、镥,、釔稱為重稀土元素,。也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性，除鈧之外（有的將鈧劃歸稀散元素）劃分成三組,，即輕稀土組為鑭,、鈰、鐠,、釹,、钷，其中钷是人造放射性元素,；中稀土組為釤,、銪、釓,、鋱,、鏑；重稀土組為鈥,、鉺,、銩、鐿,、镥,、釔,。
性質(zhì)
稀土元素都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似,，常見化合價為+3價,，其水合離子大多有顏色，易形成穩(wěn)定的配位化合物,。溶劑萃取和離子交換是目前分離稀土的較好方法,。鑭、鈰,、鐠,、釹等輕稀土金屬，由于熔點較低,，電解時呈熔融狀態(tài)在陰極上析出,，故一般均采用電解法制取�,？捎寐然锖头飪煞N鹽系,，前者以稀土氯化物為原料加入電解槽，后者則以氧化物的形式加入,。
稀土元素的種類和應(yīng)用
1,、輕稀土組元素
鑭（La）
鑭的應(yīng)用非常廣泛，如應(yīng)用于壓電材料,、電熱材料,、熱電材料、磁阻材料,、發(fā)光材料（蘭粉）,、貯氫材料、光學(xué)玻璃,、激光材料,、各種合金材料等。鑭也應(yīng)用到制備許多有機化工產(chǎn)品的催化劑中,，光轉(zhuǎn)換農(nóng)用薄膜也用到鑭,，在國外，科學(xué)家把鑭對作物的作用賦與“超級鈣”的美稱,。
鈰（Ce）
（1）目前正將鈰應(yīng)用到汽車尾氣凈化催化劑中,，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中，美國在這方面的消費量占稀土總消費量的三分之一,。
（2）Ce:LiSAF激光系統(tǒng)是美國研制出來的固體激光器,，通過監(jiān)測色氨酸濃度可用于探查生物武器，還可用于醫(yī)學(xué)上,。
鐠（Pr）
鐠是用量較大的稀土元素,，大量用于玻璃,、陶瓷和磁性材料中。
（1）鐠被廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,，其與陶瓷釉混合制成色釉,，也可單獨作釉下顏料，制成的顏料呈淡黃色,，色調(diào)純正,、淡雅。
（2）用于制造永磁體,。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬制造永磁材料,，其抗氧性能和機械性能明顯提高，可加工成各種形狀的磁體,，廣泛應(yīng)用于各類電子器件和馬達(dá)上,；
（3）用于石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑,，可提高催化劑的活性,、選擇性和穩(wěn)定性,。我國70年代開始投入工業(yè)使用,，用量不斷增大；
（4）鐠還可用于磨料拋光,。另外,，鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來越廣。
釹（Nd）
釹元素憑借其在稀土領(lǐng)域中的獨特地位,，多年來成為市場關(guān)注的熱點,。
（1）金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料，釹鐵硼永磁體的問世,，為稀土高科技領(lǐng)域注入了新的生機與活力,。釹鐵硼磁體磁能積高，被稱作當(dāng)代“永磁之王”,，以其優(yōu)異的性能廣泛用于電子,、機械等行業(yè)。阿爾法磁譜儀的研制成功,，標(biāo)志著我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已跨入世界一流水平,。
（2）釹還應(yīng)用于有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加1.5%～2.5%釹,，可提高合金的高溫性能,、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料,。另外,，摻釹的釔鋁石榴石產(chǎn)生短波激光束,，在工業(yè)上廣泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。
钷（Pm）
钷為核反應(yīng)堆生產(chǎn)的人造放射性元素,，钷的主要用途有：
（1）可作熱源,，為真空探測和人造衛(wèi)星提供輔助能量。
（2）Pm147放出能量低的β射線,，用于制造钷電池,，作為導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器及鐘表的電源。此種電池體積小,，能連續(xù)使用數(shù)年之久,。此外，钷還用于便攜式X-射線儀,、制備熒光粉,、度量厚度以及航標(biāo)燈中。
2,、中稀土組元素
釤（Sm）
釤呈淺黃色,，是做釤鈷系永磁體的原料，釤鈷磁體是最早得到工業(yè)應(yīng)用的稀土磁體,。這種永磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩類,。
釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高，從成本方面考慮,，主要使用95%左右的產(chǎn)品,。此外，氧化釤還用于陶瓷電容器和催化劑方面,。另外,，釤還具有核性質(zhì)，可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料,，屏敝材料和控制材料,，使核裂變產(chǎn)生巨大的能量得以安全利用。
銪（Eu）
氧化銪大部分用于熒光粉,。Eu3+用于紅色熒光粉的激活劑,，Eu2+用于藍(lán)色熒光粉。現(xiàn)在Y2OS:Eu3+是發(fā)光效率,、涂敷穩(wěn)定性,、回收成本等最好的熒光粉，再加上對提高發(fā)光效率和對比度等技術(shù)的改進(jìn),，故正在被廣泛應(yīng)用,。
釓（Gd）
釓的主要用途有：
（1）其水溶性順磁絡(luò)合物在醫(yī)療上可提高人體的核磁共振（NMR）成像信號。
（2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射線熒光屏的基質(zhì)柵網(wǎng)。
（3）在釓鎵石榴石中的釓對于磁泡記憶存儲器是理想的單基片,。
鋱（Tb）
鋱的應(yīng)用大多涉及高技術(shù)領(lǐng)域,，是技術(shù)密集、知識密集型的尖端項目,，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有：
（1）熒光粉用于三基色熒光粉中的綠粉的激活劑,，如鋱激活的磷酸鹽基質(zhì)、硅酸鹽基質(zhì),、鈰鎂鋁酸鹽基質(zhì),，在激發(fā)狀態(tài)下均發(fā)出綠色光。
（2）磁光貯存材料,，近年來鋱系磁光材料已達(dá)到大量生產(chǎn)的規(guī)模,，用Tb-Fe非晶態(tài)薄膜研制的磁光光盤，作計算機存儲元件,，存儲能力提高10～15倍,。
（3）磁光玻璃，含鋱的法拉第旋光玻璃是制造在激光技術(shù)中廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)器,、隔離器和環(huán)形器的關(guān)鍵材料,。
鏑（Dy）
鏑最主要的用途是：
（1）作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用，在這種磁體中添加2%~3%左右的鏑,，可提高其矯頑力,。過去鏑的需求量不大，但隨著釹鐵硼磁體需求的增加,，它成為必要的添加元素,。
（2）鏑用作熒光粉激活劑，三價鏑是一種有前途的單發(fā)光中心三基色發(fā)光材料的激活離子,，它主要由兩個發(fā)射帶組成，一為黃光發(fā)射,，另一為藍(lán)光發(fā)射,，摻鏑的發(fā)光材料可作為三基色熒光粉。
（3）鏑是制備大磁致伸縮合金鋱鏑鐵（Terfenol）合金的必要的金屬原料,，能使一些機械運動的精密活動得以實現(xiàn),。
（4）鏑金屬可用做磁光存貯材料，具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度,。
3,、重稀土組元素
鈥（Ho）
目前鈥的主要用途有：
（1）用作金屬鹵素?zé)籼砑觿＝饘冫u素?zé)羰且环N氣體放電燈,，它是在高壓汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,，其特點是在燈泡里充有各種不同的稀土鹵化物。
（2）鈥可以用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑,。
（3）摻鈥的釔鋁石榴石(Ho:YAG)可發(fā)射2μm激光,，人體組織對2μm激光吸收率高,，幾乎比Hd:YAG高3個數(shù)量級。所以用Ho:YAG激光器進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)時,，不但可以提高手術(shù)效率和精度,，而且可使熱損傷區(qū)域減至更小。
鉺（Er）
鉺的光學(xué)性質(zhì)非常突出,，一直是人們關(guān)注的焦點：
（1）Er3+在1550nm處的光發(fā)射具有特殊意義,，因為該波長正好位于光纖通訊的光學(xué)纖維的最低損失，鉺離子（Er3+）受到波長980nm,、1480nm的光激發(fā)后,，從基態(tài)4I15/2躍遷至高能態(tài)4I13/2，當(dāng)處于高能態(tài)的Er3+再躍遷回至基態(tài)時發(fā)射出1550nm波長的光,，石英光纖可傳送各種不同波長的光,，但不同的光光衰率不同，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低（0.15dB/km）,，幾乎為下限極限衰減率,。
（2）另外摻鉺的激光晶體及其輸出的1730nm激光和1550nm激光對人的眼睛安全，大氣傳輸性能較好,，對戰(zhàn)場的硝煙穿透能力較強,，保密性好，不易被敵人探測,，照射軍事目標(biāo)的對比度較大,，已制成軍事上用的對人眼安全的便攜式激光測距儀。
（3）Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,，是目前輸出脈沖能量最大,、輸出功率最高的固體激光材料。
銩（Tm）
銩的主要用途有以下幾個方面：
（1）銩用作醫(yī)用輕便X光機射線源,，銩在核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后產(chǎn)生一種能發(fā)射X射線的同位素,，可用來制造便攜式血液輻照儀。
（2）銩元素還可以應(yīng)用于臨床診斷和治療腫瘤,，因為它對腫瘤組織具有較高的親合性,，重稀土比輕稀土親合性更大，尤其以銩元素的親合力最大,。
（3）銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑LaO-Br:Br（藍(lán)色）,，達(dá)到增強光學(xué)靈敏度的目的，從而降低了X射線對人的照射和危害,，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50%,，這在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上具有重要意義。
鐿(Yb)
鐿的主要用途有：
（1）作熱屏蔽涂層材料。
（2）作磁致伸縮材料,，這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場中膨脹的特性,。
（3）用于測定壓力的鐿元件，試驗證明,，鐿元件在標(biāo)定的壓力范圍內(nèi)靈敏度高,，為鐿在壓力測定應(yīng)用方面開辟了一個新途徑。
镥（Lu）
镥的主要用途有：
（1）制造某些特殊合金,，例如镥鋁合金可用于中子活化分析,。
（2）穩(wěn)定的镥核素在石油裂化、烷基化,、氫化和聚合反應(yīng)中起催化作用,。
（3）作釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素，改善某些性能,。
釔（Y）
釔是一種用途廣泛的金屬，主要用途有：
（1）鋼鐵及有色合金的添加劑,。
（2）含釔6%和鋁2%的氮化硅陶瓷材料，可用來研制發(fā)動機部件,；
（3）用功率為400W的釹釔鋁石榴石激光束可對大型構(gòu)件進(jìn)行鉆孔,、切削和焊接等機械加工。
4,、稀散元素
鈧（Sc）
（1）照明行業(yè),。比較有趣的是，鈧的用途（作為主要工作物質(zhì)，而不是用于摻雜的）都集中在很光明的方向,，稱他為光明之子也不為過。如鈧鈉燈,、太陽能光電池、γ射線源等。
（2）單質(zhì)形式的鈧,，已經(jīng)被大量應(yīng)用于鋁合金的摻雜,。
（3）單質(zhì)的鈧一般應(yīng)用于合金，而鈧的氧化物也是物以類聚地在陶瓷材料上面起到了重要的作用,。像可以用作固體氧化物燃料電池電極材料,，還可用作像高強度，耐高溫的工程陶瓷材料氮化硅做增密劑和穩(wěn)定劑,。
（4）在高溫反應(yīng)堆核燃料中加入少量Sc2O3可避免因UO2向U3O8轉(zhuǎn)化發(fā)生的晶格轉(zhuǎn)變,、體積增大和出現(xiàn)裂紋,。
稀土元素已廣泛應(yīng)用于電子,、石油化工、冶金,、機械,、能源,、輕工,、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,。我們國家擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，成礦條件優(yōu)越,，堪稱得天獨厚，探明的儲量居世界之首,，為發(fā)展中國稀土工業(yè)提供了堅實的基礎(chǔ)。目前較為緊迫的任務(wù)就是進(jìn)一步提高稀土材料的加工合成技術(shù),，避免國外憑借領(lǐng)先我們的技術(shù)用我們的稀土材料賺我們的錢。
參考資料：
[1]秦威.淺談稀土元素在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用
[2]董世知.稀土氧化物在陶瓷涂層中的應(yīng)用
[3]尹月.稀土氧化物在陶瓷材料中的應(yīng)用硏究新進(jìn)展
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