稀土在材料中的應(yīng)用進展

1、稀土在材料中的應(yīng)用進展稀土，是元素周期表第Ⅲ族副族元素有鈧、釔和鑭系元素共17種化學元素組成。稀土是制造被稱為“靈巧炸彈”的精密制導武器、雷達和夜視鏡等各種武器裝備不可缺少的元素。稀土金屬已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。

2、我國擁有國際領(lǐng)先水平的稀土分離冶煉技術(shù)；同時，稀土永磁、儲氫、發(fā)光等功能材料的性能也比較先進，產(chǎn)量約占世界的80%，推動了我國風電發(fā)電機、電動汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻。稀土產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國重要的戰(zhàn)略核心產(chǎn)業(yè)之一，也是我國為數(shù)不多的在國際上具有重要地位和較大影響的產(chǎn)業(yè)之一。傳統(tǒng)稀土冶金方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、溶劑之中，如稀土精礦的分解（一般酸

3、法，堿法和氯化分解）、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程?，F(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機溶劑萃取法，它是工業(yè)分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊?；鸱ㄒ苯鸸に囘^程簡單，生產(chǎn)率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金，熔鹽電解法制取稀土金屬或合金，金屬熱還原法制取稀土合金等?；鸱ㄒ苯鸬墓餐攸c是在高溫條件下生產(chǎn)

4、。近來，稀土在催化材料方面應(yīng)用廣泛，化石燃料催化燃燒，機動車尾氣的催化凈化，有毒有害廢氣的治理，C1化工，固體氧化物燃料電池及移動制氫稀土催化理論方面的研究等方面的應(yīng)用和研究。。從20世紀60年代中期開始國內(nèi)外對稀土化合物的催化性質(zhì)進行了廣泛的研究稀土催化材料按其組成大致可分為:稀土復合氧化物稀土(貴)金屬稀土分子篩等。研究表明稀土在催化劑中的存在可以(1)提高催化劑的儲氧能力(2)提高活性金屬的分散度改善活性金屬顆粒界面的催化活性

5、(3)降低貴金屬用量(4)提高Al2O3等材料的熱穩(wěn)定性(5)促進水氣轉(zhuǎn)化和蒸汽重整反應(yīng)(6)高晶格氧的活動能力等從而使催化劑的性能得到顯著提高。稀土在汽車尾氣催化劑中的應(yīng)用研究也是近來關(guān)于稀土的前景之一，稀土材料鈰、鑭等在汽車尾氣方面的應(yīng)用。稀土在汽車尾氣催化劑中的作用機理：稀土La、Y、Ce等的氧化物在汽車催化劑載體熱穩(wěn)定性和機械強度方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。譚宇新等1的實驗表明La3、Ce3半徑大、熔點高在三效催化劑表面富

6、集可促進Pd的分散并能防止Pd晶粒的長大和流失同時還能抑制γAl2O3的相變對單Pd三效催化劑起到很好的熱穩(wěn)定作用。CeO2加入可以補強鋁酸鹽石灰和熔融硅所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提高催化劑載體的壓縮強度。CeO2作為儲氧物質(zhì)在發(fā)動機瞬時富油而造成廢氣瞬時缺氧時四價Ce可變成三價Ce釋放出O2當發(fā)動機瞬時貧油而造成的廢氣瞬時富氧時三價Ce又結(jié)合O2而轉(zhuǎn)化為四價態(tài)的Ce。CeO2可以提高汽車尾氣中的水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要是堿性的CeO

7、2改變Al2O3表面上的酸點從而加強它對水蒸氣的吸附在稀土氧化物中堿性更強的氧化鑭也有同樣的作用[1]。在新型稀土永磁材料研究方面，我國科學家無時不出現(xiàn)于國際前沿。在ThMn12結(jié)構(gòu)金屬間化合物研究方面，我國是最早開展這方面研究的國家之一，在結(jié)構(gòu)與磁性，超精細相互化合物方面，我國最早報道了RF11TiNy的研究成果，開辟了ThMn12結(jié)構(gòu)間隙化合物研究領(lǐng)域；在Nd3(FeTi)29新相研究方面，我國科學家首土儲氫材料電池，稀土永磁材

8、料電機，含有稀土元素的尾氣處理催化劑、氧傳感器、橡膠輪胎，稀土材料陶瓷，以及為減輕汽車重量和放射紫外線所使用的稀土合金和玻璃等。我國擁有豐富的稀土資源，隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，對稀土材料的要求日益迫切，新的稀土材料將會不斷涌現(xiàn)。目前，我國的稀土分離技術(shù)在世界已遙遙領(lǐng)先，但在稀土新材料的開發(fā)應(yīng)用方面與日、美等發(fā)達國家相比還有相當大的差距許多材料的研究與開發(fā)處于跟蹤模仿狀態(tài)。因此，大力開發(fā)稀土新材料的研究與應(yīng)用，是我國科技工作者面

9、臨的一項極其重要和緊迫的任務(wù)[9]。[1]趙蕾戰(zhàn)天劍.稀土在汽車尾氣催化劑中的應(yīng)用研究和進展【J】.河南化工，2011，28（6）:58[2]周壽增.稀土永磁材料及其應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1990.219334[3］胡伯平.稀土永磁材料及其應(yīng)用［J］.電氣技術(shù)，2007，（10）：2427[4]李訓銘，嚴登俊，梁華.稀土永磁材料及其在電機工程中的應(yīng)用［J］.自然雜志，2002，24（6）：327330.[5］解竹青，張繼松.

10、稀土永磁材料在微電機中的應(yīng)用［J］.電子元器件應(yīng)用，2005，7（3）：2225.[6］朱俊，稀土永磁電機的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢［J］.中國重型裝備，2008，（4）：384[7］許進.AB5型稀土貯氫合金負極材料研究進展及發(fā)展趨勢［J］.金屬功能材料，2009，16（3）：4348.[8］鄭子樵，李紅英.稀土功能材料［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.166206[9]梁小蕊，江炎蘭，周鳴宇，李慧.稀土材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].