元素周期表中,第ⅢB族第6周期57號(hào)元素的位置上,包括從鑭到镥15種元素,稱(chēng)為鑭系元素。鑭系元素和釔稱(chēng)為稀土元素(廣義的稀土也包括鈧),這是18世紀(jì)沿用下來(lái)的名稱(chēng),因?yàn)楫?dāng)時(shí)認(rèn)為這些元素稀有,它們的氧化物既難溶又難熔,因而得名。稀土元素性質(zhì)相似,并在礦物中共生,難以分離。
稀土元素具有特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu),因而具有優(yōu)異的物理、化學(xué)、磁、光、電學(xué)性能,有著極為廣泛的用途。
(1)結(jié)構(gòu)材料
在鋼鐵中加入適量稀土金屬或稀土金屬的化合物,可以使鋼得到良好的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、抗氧化性、抗腐蝕性等等。
(2)磁性材料
稀土金屬可制成永磁材料,稀土永磁材料是本世紀(jì)60年代發(fā)展迅速的新型功能材料。如SmCO5、Sm2CO17、Sm2Fe17Nx等磁性能優(yōu)良的材料。
稀土金屬能制成磁光存儲(chǔ)記錄材料,用于生產(chǎn)磁光盤(pán)等。
(3)發(fā)光材料
稀土金屬的氧化物可作發(fā)光材料,如彩色電視機(jī)顯像管中使用的稀土熒光粉,使畫(huà)面亮度和色彩的鮮艷度都提高許多。金屬鹵化物發(fā)光材料能制成節(jié)能光源。稀土金屬還能制成固體激光材料、電致發(fā)光材料等,電致發(fā)光材料可用于大面積超薄型顯示屏。
(4)貯氫材料
用稀土金屬制成的貯氫材料廣泛用于高容量充電電池的電極。
(5)催化劑
在石油化工中,稀土金屬主要用于作催化活性高、壽命長(zhǎng)的分子篩型的催化劑,可以用于石油裂化、合成橡膠等工業(yè)。近來(lái),科學(xué)家正致力于研究用稀土金屬作為汽車(chē)尾氣凈化的催化劑。
(6)超導(dǎo)材料
北京有色金屬研究總院發(fā)明的“混合稀土-鋇-銅-氧超導(dǎo)體”為高溫超導(dǎo)體的研究和應(yīng)用開(kāi)拓了新的途徑,榮獲第23屆發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。
(7)特種玻璃
在石英光導(dǎo)纖維中摻入某些稀土金屬,可大大增強(qiáng)光纖的傳輸能力。
在玻璃工業(yè)中,用稀土金屬作澄清劑、著色劑,可以使玻璃長(zhǎng)期保持良好的透明度。玻璃中若加入某些稀土金屬的氧化物可使玻璃染成黃綠色、紫紅色、橙紅色、粉紅色等。稀土金屬化合物也常用于陶瓷的顏料。
(8)精密陶瓷
在陶瓷電容器的材料中加入某些稀土金屬,可提高電容器的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命。
(9)在農(nóng)、林、牧、醫(yī)等方面的應(yīng)用
稀土金屬元素可制成微量元素肥料,促進(jìn)作物對(duì)氮、磷、鉀等常用肥料的吸收。施用混合稀土肥料后,小麥、水稻、棉花、玉米、高粱、油菜等可增產(chǎn)10%左右,紅薯、大豆等可增產(chǎn)50%左右。稀土金屬可制成植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、礦物飼料添加劑等。但是,稀土金屬對(duì)作物作用機(jī)制,以及長(zhǎng)期使用對(duì)環(huán)境、生理等的影響還需作更深入的研究。
(10)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用
zui近,硝酸鑭在環(huán)境保護(hù)方面得到應(yīng)用,它可以很有效地除去污水中的磷酸鹽。含磷酸鹽的污水如果被排放到自然水中去,會(huì)促使水藻增殖,使水質(zhì)惡化。
(11)引火合金
稀土金屬可以用來(lái)作引火合金,例如,做民用打火石和炮彈引信。打火石一般含稀土金屬70%左右,而其中鈰又占了40%,以鈰為主的混合輕稀土金屬與粗糙表面摩擦?xí)r,其粉末就會(huì)自燃。
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