稀土在材料中的應(yīng)用進(jìn)展

1、稀土在材料中的應(yīng)用進(jìn)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(xué)元素組成。稀土是制造被稱為“靈巧炸彈”的精密制導(dǎo)武器、雷達(dá)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(jī)械、能源、輕工、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)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(chǔ)氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chǔ)材料、光導(dǎo)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(shí)，稀土永磁、儲(chǔ)氫、發(fā)光等功能材料的性能也比較先進(jìn)，產(chǎn)量約占世界的80%，推動(dòng)了我國風(fēng)電發(fā)電機(jī)、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。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(xué)分離工藝過程?，F(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機(jī)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(fù)雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊。火法冶金工藝過程簡單，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(diǎn)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(jī)動(dòng)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(dòng)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(jì)60年代中期開始國內(nèi)外對稀土化合物的催化性質(zhì)進(jìn)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(fù)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(chǔ)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(jìn)水氣轉(zhuǎn)化和蒸汽重整反應(yīng)(6)高晶格氧的活動(dòng)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(jī)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(jī)械強(qiáng)度方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。譚宇新等1的實(shí)驗(yàn)表明La3、Ce3半徑大、熔點(diǎn)高在三效催化劑表面富

6、集可促進(jìn)Pd的分散并能防止Pd晶粒的長大和流失同時(shí)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(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度。CeO2作為儲(chǔ)氧物質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)富油而造成廢氣瞬時(shí)缺氧時(shí)四價(jià)Ce可變成三價(jià)Ce釋放出O2當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)貧油而造成的廢氣瞬時(shí)富氧時(shí)三價(jià)Ce又結(jié)合O2而轉(zhuǎn)化為四價(jià)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(diǎn)從而加強(qiáng)它對水蒸氣的吸附在稀土氧化物中堿性更強(qiáng)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(xué)家無時(shí)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(xì)相互化合物方面，我國最早報(bào)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(xué)家首土儲(chǔ)氫材料電池，稀土永磁材

8、料電機(jī)，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(jì)和科學(xué)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(huì)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(dá)國家相比還有相當(dāng)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(xiàng)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(jìn)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(xùn)銘，嚴(yán)登俊，梁華.稀土永磁材料及其在電機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn).AB5型稀土貯氫合金負(fù)極材料研究進(jìn)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(xué)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].