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稀土知識
稀土(tu)基礎知識(三(san)) 日期:2025-12-08   浏覽: 次(cì)

17種稀土元素(sù)名稱的由來(lái)及用途淺說(shuō):


镧(La)
  “镧”這個元(yuan)素是1839年被命(mìng)名的,當時有(you)個叫“莫桑德(de)”的瑞典人發(fa)現铈土中含(han)有其它元素(su),他借用希臘(là)語中“隐藏”一(yi)詞把這種元(yuan)素取名爲“镧(lán)”。從此,镧便登(dēng)上了曆史舞(wǔ)台。
  镧的應用(yòng)非常廣泛,如(ru)應用于壓電(dian)材料、電熱材(cái)料、熱電材料(liao)、磁阻材料、發(fa)光材料(蘭粉(fen))、貯氫材料、光(guang)學玻璃、激光(guāng)材料、各種合(hé)金材料等。她(ta)也應用到制(zhi)備許多有機(ji)化工産品的(de)催化劑中,光(guāng)轉換農用薄(bao)膜也用到镧(lan),在國外,科學(xué)家把镧對作(zuo)物的作用賦(fù)與“超級鈣”的(de)美稱。


铈(Ce)
  “铈”這(zhè)個元素是由(you)德國人克勞(láo)普羅斯,瑞典(diǎn)人烏斯伯齊(qí)力、希生格爾(ěr)于1803年發現并(bing)命名的,以紀(ji)念1801年發現的(de)小行星——谷神(shén)星。铈廣泛應(yīng)用于:

  (1)铈作爲(wèi)玻璃添加劑(jì),能吸收紫外(wài)線與紅外線(xian),現已被大量(liàng)應用于汽車(chē)玻璃。不僅能(neng)防紫外線,還(hai)可降低車内(nei)溫度,從而節(jiē)約空調用電(dian)。從1997年起,日本(ben)汽車玻璃全(quán)加入氧化铈(shì),1996年用于汽車(chē)玻璃的氧化(huà)铈至少有2000噸(dun),美國約一千(qian)多噸。

  (3)硫(liú)化铈可以取(qǔ)代鉛、镉等對(dui)環境和人類(lèi)有害的金屬(shu)應用到顔料(liao)中,可對塑料(liào)着色,也可用(yong)于塗料、油墨(mò)和紙張等行(hang)業。目前領先(xian)的是法國羅(luo)納普朗克公(gong)司。


镨(Pr)

  大約160年(nián)前,瑞典人莫(mò)桑德從镧中(zhong)發現了一種(zhǒng)新的元素,但(dan)它不是單一(yi)元素,莫桑德(dé)發現這種元(yuan)素的性質與(yǔ)镧非常相似(si),便将其定名(ming)爲“镨钕”。“镨钕(nǚ)”希臘語爲“雙(shuang)生子”之意。大(da)約又過了40多(duō)年,也就是發(fā)明汽燈紗罩(zhao)的1885年,奧地利(li)人韋爾斯巴(ba)赫成功地從(cong)“镨钕”中分離(lí)出了兩個元(yuán)素,一個取名(ming)爲“钕”,另一個(ge)則命名爲“镨(pǔ)”。這種“雙生子(zi)”被分隔開了(le),镨元素也有(you)了自己施展(zhan)才華的廣闊(kuò)天地。
  镨是用(yong)量較大的稀(xi)土元素,其主(zhu)要用于玻璃(li)、陶瓷和磁性(xìng)材料中。

  (1)镨被(bèi)廣泛應用于(yu)建築陶瓷和(he)日用陶瓷中(zhong),其與陶瓷釉(you)混合制成色(sè)釉,也可單獨(dú)作釉下顔料(liào),制成的顔料(liào)呈淡黃色,色(sè)調純正、淡雅(yǎ)。

  (2)用于制造永(yǒng)磁體。選用廉(lián)價的镨钕金(jin)屬代替純钕(nü)金屬制造永(yǒng)磁材料,其抗(kang)氧性能和機(ji)械性能明顯(xiǎn)提高,可加工(gong)成各種形狀(zhuàng)的磁體。廣泛(fan)應用于各類(lèi)電子器件和(hé)馬達上。

  (3)用于(yú)石油催化裂(liè)化。以镨钕富(fù)集物的形式(shi)加入Y型沸石(shi)分子篩中制(zhì)備石油裂化(huà)催化劑,可提(tí)高催化劑的(de)活性、選擇性(xìng)和穩定性。我(wǒ)國70年代開始(shǐ)投入工業使(shǐ)用,用量不斷(duàn)增大。

  (4)镨還可(kě)用于磨料抛(pāo)光。另外,镨在(zài)光纖領域的(de)用途也越來(lái)越廣。


钕(Nd)

  伴随(sui)着镨元素的(de)誕生,钕元素(su)也應運而生(sheng),钕元素的到(dào)來活躍了稀(xi)土領域,在稀(xī)土領域中扮(ban)演着重要角(jiao)色,并且左右(you)着稀土市場(chang)。
  钕元素憑借(jie)其在稀土領(ling)域中的獨特(te)地位,多年來(lai)成爲市場關(guān)注的熱點。金(jin)屬钕的最大(dà)用戶是钕鐵(tie)硼永磁材料(liao)。钕鐵硼永磁(cí)體的問世,爲(wei)稀土高科技(ji)領域注入了(le)新的生機與(yǔ)活力。钕鐵硼(péng)磁體磁能積(jī)高,被稱作當(dang)代“永磁之王(wáng)”,以其優異的(de)性能廣泛用(yong)于電子、機械(xiè)等行業。阿爾(ěr)法磁譜儀的(de)研制成功,标(biao)志着我國钕(nü)鐵硼磁體的(de)各項磁性能(néng)已跨入世界(jie)一流水平。钕(nü)還應用于有(you)色金屬材料(liào)。在鎂或鋁合(he)金中添加1.5~2.5%钕(nü),可提高合金(jin)的高溫性能(neng)、氣密性和耐(nai)腐蝕性,廣泛(fan)用作航空航(hang)天材料。另外(wài),摻钕的钇鋁(lǚ)石榴石産生(shēng)短波激光束(shu),在工業上廣(guǎng)泛用于厚度(du)在10mm以下薄型(xíng)材料的焊接(jie)和切削。在醫(yī)療上,摻钕钇(yǐ)鋁石榴石激(jī)光器代替手(shǒu)術刀用于摘(zhai)除手術或消(xiao)毒創傷口。钕(nǚ)也用于玻璃(li)和陶瓷材料(liào)的着色以及(ji)橡膠制品的(de)添加劑。随着(zhe)科學技術的(de)發展,稀土科(ke)技領域的拓(tuo)展和延伸,钕(nǚ)元素将會有(you)更廣闊的利(li)用空間。


钷(Pm)

  (1)可作熱源(yuan)。爲真空探測(cè)和人造衛星(xing)提供輔助能(neng)量。

  (2)Pm147放出能量(liàng)低的β射線,用(yong)于制造钷電(diàn)池。作爲導彈(dàn)制導儀器及(jí)鍾表的電源(yuán)。此種電池體(ti)積小,能連續(xù)使用數年之(zhī)久。

  此外,钷還(hai)用于便攜式(shi)X-射線儀、制備(bèi)熒光粉、度量(liàng)厚度以及航(háng)标燈中。


钐(Sm)


  1901年,德馬凱(kǎi)(Eugene-Antole Demarcay)從“钐”中發現(xian)了新元素,取(qǔ)名爲铕(Europium)。這大(da)概是根據歐(ou)洲(Europe)一詞命名(ming)的。氧化铕大(dà)部分用于熒(yíng)光粉。Eu3+用于紅(hóng)色熒光粉的(de)激活劑,Eu2+用于(yú)藍色熒光粉(fen)。現在Y2O2S:Eu3+是發光(guang)效率、塗敷穩(wen)定性、回收成(cheng)本等最好的(de)熒光粉。再加(jiā)上對提高發(fā)光效率和對(duì)比度等技術(shu)的改進,故正(zheng)在被廣泛應(yīng)用。近年氧化(hua)铕還用于新(xīn)型X射線醫療(liao)診斷系統的(de)受激發射熒(yíng)光粉。氧化铕(you)還可用于制(zhi)造有色鏡片(pian)和光學濾光(guāng)片,用于磁泡(pào)貯存器件,在(zai)原子反應堆(duī)的控制材料(liao)、屏敝材料和(hé)結構材料中(zhong)也能一展身(shen)手。


钆(Gd)

  1880年,瑞士(shi)的馬裏格納(nà)克(G.de Marignac)将“钐”分離(lí)成兩個元素(sù),其中一個由(you)索裏特證實(shi)是钐元素,另(lìng)一個元素得(dé)到波依斯包(bao)德萊的研究(jiu)确認,1886年,馬裏(lǐ)格納克爲了(le)紀念钇元素(su)的發現者 研(yán)究稀土的先(xiān)驅荷蘭化學(xue)家加多林(Gado Linium),将(jiāng)這個新元素(sù)命名爲钆。
  钆(ga)在現代技革(gé)新中将起重(zhòng)要作用。它的(de)主要用途有(you):(1)其水溶性順(shun)磁絡合物在(zai)醫療上可提(tí)高人體的核(hé)磁共振(NMR)成像(xiàng)信号。(2)其硫氧(yang)化物可用作(zuo)特殊亮度的(de)示波管和x射(shè)線熒光屏的(de)基質栅網。(3)在(zài)钆镓石榴石(shí)中的钆對于(yú)磁泡記憶存(cun)儲器是理想(xiang)的單基片。(4)在(zài)無Camot循環限制(zhi)時,可用作固(gù)态磁緻冷介(jie)質。(5)用作控制(zhi)核電站的連(lián)鎖反應級别(bie)的抑制劑,以(yǐ)保證核反應(yīng)的安全。(6)用作(zuò)钐钴磁體的(de)添加劑,以保(bǎo)證性能不随(sui)溫度而變化(hua)。另外,氧化钆(ga)與镧一起使(shi)用,有助于玻(bo)璃化區域的(de)變化和提高(gāo)玻璃的熱穩(wěn)定性。氧化钆(ga)還可用于制(zhì)造電容器、x射(she)線增感屏。
  在(zài)世界上目前(qián)正在努力開(kāi)發钆及其合(he)金在磁緻冷(lěng)方面的應用(yòng),現已取得突(tu)破性進展,室(shi)溫下采用超(chāo)導磁體、金屬(shu)钆或其合金(jīn)爲緻冷介質(zhì)的磁冰箱已(yǐ)經問世。

铽(Tb)

  1843年(nian)瑞典的莫桑(sāng)德(Karl G.Mosander)通過對钇(yǐ)土的研究,發(fā)現铽元素(Terbium)。铽(te)的應用大多(duo)涉及高技術(shù)領域,是技術(shu)密集、知識密(mì)集型的尖端(duan)項目,又是具(jù)有顯著經濟(jì)效益的項目(mu),有着誘人的(de)發展前景。主(zhǔ)要應用領域(yu)有:(1)熒光粉用(yòng)于三基色熒(yíng)光粉中的綠(lǜ)粉的激活劑(jì),如铽激活的(de)磷酸鹽基質(zhi)、铽激活的矽(xi)酸鹽基質、铽(te)激活的铈鎂(mei)鋁酸鹽基質(zhi),在激發狀态(tài)下均發出綠(lǜ)色光。(2)磁光貯(zhù)存材料,近年(nián)來铽系磁光(guang)材料已達到(dao)大量生産的(de)規模,用Tb-Fe非晶(jing)态薄膜研制(zhi)的磁光光盤(pán),作計算機存(cún)儲元件,存儲(chu)能力提高10~15倍(bèi)。(3)磁光玻璃,含(han)铽的法拉第(di)旋光玻璃是(shi)制造在激光(guāng)技術中廣泛(fàn)應用的旋轉(zhuan)器、隔離器和(hé)環形器的關(guān)鍵材料。特别(bié)是铽镝鐵磁(ci)緻伸縮合金(jīn)(TerFenol)的開發研制(zhì),更是開辟了(le)铽的新用途(tú),Terfenol是70年代才發(fa)現的新型材(cai)料,該合金中(zhong)有一半成份(fen)爲铽和镝,有(yǒu)時加入钬,其(qí)餘爲鐵,該合(he)金由美國依(yi)阿華州阿姆(mǔ)斯實驗室首(shǒu)先研制,當Terfenol置(zhì)于一個磁場(chang)中時,其尺寸(cun)的變化比一(yī)般磁性材料(liao)變化大,這種(zhǒng)變化可以使(shǐ)一些精密機(jī)械運動得以(yi)實現。铽镝鐵(tie)開始主要用(yong)于聲納,目前(qian)已廣泛應用(yong)于多種領域(yù),從燃料噴射(she)系統、液體閥(fa)門控制、微定(ding)位到機械緻(zhi)動器、太空望(wang)遠鏡的調節(jiē)機構和飛機(jī)機翼調節器(qì)等領域。


镝(Dy)

  1886年(nián),法國人波依(yī)斯包德萊成(chéng)功地将钬分(fen)離成兩個元(yuan)素,一個仍稱(cheng)爲钬,而另一(yī)個根據從钬(huǒ)中“難以得到(dao)”的意思取名(ming)爲镝(dysprosium)。镝目前(qián)在許多高技(jì)術領域起着(zhe)越來越重要(yào)的作用,镝的(de)最主要用途(tu)是(1)作爲钕鐵(tie)硼系永磁體(ti)的添加劑使(shi)用,在這種磁(ci)體中添加2~3%左(zuo)右的镝,可提(ti)高其矯頑力(lì),過去镝的需(xu)求量不大,但(dan)随着钕鐵硼(péng)磁體需求的(de)增加,它成爲(wei)必要的添加(jiā)元素,品位必(bì)須在95~99.9%左右,需(xū)求也在迅速(su)增加。(2)镝用作(zuò)熒光粉激活(huo)劑,三價镝是(shi)一種有前途(tú)的單發光中(zhong)心三基色發(fa)光材料的激(ji)活離子,它主(zhǔ)要由兩個發(fā)射帶組成,一(yi)爲黃光發射(shè),另一爲藍光(guang)發射,摻镝的(de)發光材料可(ke)作爲三基色(sè)熒光粉。(3)镝是(shi)制備大磁緻(zhì)伸縮合金铽(te)镝鐵(Terfenol)合金的(de)必要的金屬(shǔ)原料,能使一(yī)些機械運動(dong)的精密活動(dong)得以實現。(4)镝(di)金屬可用做(zuò)磁光存貯材(cái)料,具有較高(gao)的記錄速度(du)和讀數敏感(gǎn)度。(5)用于镝燈(deng)的制備,在镝(di)燈中采用的(de)工作物質是(shì)碘化镝,這種(zhǒng)燈具有亮度(dù)大、顔色好、色(se)溫高、體積小(xiao)、電弧穩定等(děng)優點,已用于(yú)電影、印刷等(deng)照明光源。(6)由(yóu)于镝元素具(ju)有中子俘獲(huo)截面積大的(de)特性,在原子(zǐ)能工業中用(yòng)來測定中子(zǐ)能譜或做中(zhong)子吸收劑。(7)Dy3Al5O12還(hai)可用作磁緻(zhì)冷用磁性工(gōng)作物質。随着(zhe)科學技術的(de)發展,镝的應(yīng)用領域将會(hui)不斷的拓展(zhan)和延伸。


钬(Ho)

  十(shi)九世紀後半(bàn)葉,由于光譜(pu)分析法的發(fa)現和元素周(zhōu)期表的發表(biǎo),再加上稀土(tu)元素電化學(xué)分離工藝的(de)進展,更加促(cu)進了新的稀(xī)土元素的發(fā)現。1879年,瑞典人(rén)克利夫發現(xiàn)了钬元素并(bìng)以瑞典首都(dōu)斯德哥爾摩(mó)地名命名爲(wèi)钬(holmium)。
  钬的應用(yong)領域目前還(hai)有待于進一(yī)步開發,用量(liàng)不是很大,最(zuì)近,包鋼稀土(tu)研究院采用(yong)高溫高真空(kōng)蒸餾提純技(jì)術,研制出非(fei)稀土雜質含(hán)量很低的高(gao)純金屬钬Ho/ΣRE>99.9%。目(mù)前钬的主要(yao)用途有:用作(zuò)金屬鹵素燈(dēng)添加劑,金屬(shu)鹵素燈是一(yi)種氣體放電(diàn)燈,它是在高(gāo)壓汞燈基礎(chǔ)上發展起來(lai)的,其特點是(shi)在燈泡裏充(chōng)有各種不同(tóng)的稀土鹵化(hua)物。目前主要(yào)使用的是稀(xi)土碘化物,在(zai)氣體放電時(shi)發出不同的(de)譜線光色。在(zai)钬燈中采用(yong)的工作物質(zhi)是碘化钬,在(zai)電弧區可以(yi)獲得較高的(de)金屬原子濃(nóng)度,從而大大(dà)提高了輻射(shè)效能。(2)钬可以(yi)用作钇鐵或(huo)钇鋁石榴石(shi)的添加劑;(3)摻(chan)钬的钇鋁石(shí)榴石(Ho:YAG)可發射(she)2μm激光,人體組(zǔ)織對2μm激光吸(xi)收率高,幾乎(hū)比Hd:YAG高3個數量(liang)級。所以用Ho:YAG激(jī)光器進行醫(yī)療手術時,不(bu)但可以提高(gao)手術效率和(he)精度,而且可(kě)使熱損傷區(qu)域減至更小(xiao)。钬晶體産生(shēng)的自由光束(shu)可消除脂肪(fáng)而不會産生(shēng)過大的熱量(liang),從而減少對(duì)健康組織産(chan)生的熱損傷(shāng),據報道美國(guo)用钬激光治(zhì)療青光眼,可(kě)以減少患者(zhě)手術的痛苦(kǔ)。我國2μm激光晶(jing)體的水平已(yi)達到國際水(shui)平,應大力開(kāi)發生産這種(zhong)激光晶體。(4)在(zai)磁緻伸縮合(he)金Terfenol-D中,也可以(yi)加入少量的(de)钬,從而降低(dī)合金飽和磁(cí)化所需的外(wài)場。(5)另外用摻(chān)钬的光纖可(kě)以制作光纖(xian)激光器、光纖(xian)放大器、光纖(xian)傳感器等等(děng)光通訊器件(jian)在光纖通信(xìn)迅猛的今天(tiān)将發揮更重(zhòng)要的作用。


  1843年,瑞典的莫(mò)桑德發現了(le)铒元素(Erbium)。铒的(de)光學性質非(fei)常突出,一直(zhi)是人們關注(zhù)的問題:(1)Er3+在1550nm處(chù)的光發射具(ju)有特殊意義(yi),因爲該波長(zhǎng)正好位于光(guang)纖通訊的光(guāng)學纖維的最(zuì)低損失,铒離(lí)子(Er3+)受到波長(zhǎng)980nm、1480nm的光激發後(hòu),從基态4I15/2躍遷(qiān)至高能态4I13/2,當(dang)處于高能态(tài)的Er3+再躍遷回(hui)至基态時發(fā)射出1550nm波長的(de)光,石英光纖(xiān)可傳送各種(zhǒng)不同波長的(de)光,但不同的(de)光光衰率不(bú)同,1550nm頻帶的光(guāng)在石英光纖(xiān)中傳輸時光(guāng)衰減率最低(dī)(0.15分貝/公裏),幾(jǐ)乎爲下限極(jí)限衰減率。因(yīn)此,光纖通信(xìn)在1550nm處作信号(hao)光時,光損失(shi)最小。這樣,如(ru)果把适當濃(nóng)度的铒摻入(ru)合适的基質(zhi)中,可依據激(jī)光原理作用(yòng),放大器能夠(gòu)補償通訊系(xì)統中的損耗(hao),因此在需要(yao)放大波長1550nm光(guang)信号的電訊(xùn)網絡中,摻铒(ěr)光纖放大器(qi)是必不可少(shao)的光學器件(jiàn),目前摻铒的(de)二氧化矽纖(xian)維放大器已(yǐ)實現商業化(hua)。據報道,爲避(bì)免無用的吸(xi)收,光纖中铒(ěr)的摻雜量幾(ji)十至幾百ppm。光(guāng)纖通信的迅(xùn)猛發展,将開(kāi)辟铒的應用(yòng)新領域。(2)另外(wài)摻铒的激光(guang)晶體及其輸(shu)出的1730nm激光和(hé)1550nm激光對人的(de)眼睛安全,大(da)氣傳輸性能(néng)較好,對戰場(chang)的硝煙穿透(tou)能力較強,保(bǎo)密性好,不易(yì)被敵人探測(ce),照射軍事目(mù)标的對比度(dù)較大,已制成(chéng)軍事上用的(de)對人眼安全(quán)的便攜式激(ji)光測距儀。(3)Er3+加(jiā)入到玻璃中(zhōng)可制成稀土(tu)玻璃激光材(cái)料,是目前輸(shu)出脈沖能量(liàng)最大,輸出功(gong)率最高的固(gù)體激光材料(liào)。(4)Er3+還可做稀土(tǔ)上轉換激光(guāng)材料的激活(huó)離子。(5)另外铒(er)也可應用于(yu)眼鏡片玻璃(li)、結晶玻璃的(de)脫色和着色(se)等。


铥(Tm)

  铥元素(su)是1879年瑞典的(de)克利夫發現(xian)的,并以斯堪(kān)迪那維亞(Scandinavia)的(de)舊名Thule命名爲(wei)铥(Thulium)。
  铥的主要(yào)用途有以下(xià)幾個方面:(1)铥(diu)用作醫用輕(qing)便X光機射線(xiàn)源,铥在核反(fan)應堆内輻照(zhào)後産生一種(zhong)能發射X射線(xian)的同位素,可(kě)用來制造便(biàn)攜式血液輻(fú)照儀上,這種(zhong)輻射儀能使(shi)铥-169受到高中(zhōng)子束的作用(yong)轉變爲铥-170,放(fàng)射出X射線照(zhào)射血液并使(shi)白血細胞下(xià)降,而正是這(zhe)些白細胞引(yǐn)起器官移植(zhi)排異反應的(de),從而減少器(qì)官的早期排(pai)異反應。(2)铥元(yuan)素還可以應(ying)用于臨床診(zhěn)斷和治療腫(zhǒng)瘤,因爲它對(dui)腫瘤組織具(ju)有較高親合(he)性,重稀土比(bǐ)輕稀土親合(hé)性更大,尤其(qi)以铥元素的(de)親合力最大(dà)。(3)铥在X射線增(zeng)感屏用熒光(guang)粉中做激活(huo)劑LaOBr:Br(藍色),達到(dao)增強光學靈(líng)敏度,因而降(jiang)低了X射線對(duì)人的照射和(he)危害,與以前(qian)鎢酸鈣增感(gan)屏相比可降(jiang)低X射線劑量(liàng)50%,這在醫學應(yīng)用具有重要(yào)現實的意義(yi)。(4)铥還可在新(xīn)型照明光源(yuan) 金屬鹵素燈(deng)做添加劑。(5)Tm3+加(jia)入到玻璃中(zhong)可制成稀土(tu)玻璃激光材(cái)料,這是目前(qian)輸出脈沖量(liang)最大,輸出功(gōng)率最高的固(gù)體激光材料(liao)。Tm3+也可做稀土(tu)上轉換激光(guāng)材料的激活(huo)離子。


  1878年,查(cha)爾斯(Jean Charles)和馬利(lì)格納克(G.de Marignac)在“铒(ěr)”中發現了新(xin)的稀土元素(su),這個元素由(yóu)伊特必(Ytterby)命名(ming)爲镱(Ytterbium)。
  镱的主(zhǔ)要用途有(1)作(zuò)熱屏蔽塗層(céng)材料。镱能明(ming)顯地改善電(dian)沉積鋅層的(de)耐蝕性,而且(qiě)含镱鍍層比(bǐ)不含镱鍍層(céng)晶粒細小,均(jun1)勻緻密。(2)作磁(ci)緻伸縮材料(liao)。這種材料具(ju)有超磁緻伸(shēn)縮性即在磁(cí)場中膨脹的(de)特性。該合金(jīn)主要由镱/鐵(tiě)氧體合金及(ji)镝/鐵氧體合(hé)金構成,并加(jiā)入一定比例(li)的錳,以便産(chǎn)生超磁緻伸(shen)縮性。(3)用于測(cè)定壓力的镱(yì)元件,試驗證(zhèng)明,镱元件在(zài)标定的壓力(li)範圍内靈敏(mǐn)度高,同時爲(wèi)镱在壓力測(ce)定應用方面(mian)開辟了一個(ge)新途徑。(4)磨牙(yá)空洞的樹脂(zhi)基填料,以替(ti)換過去普遍(biàn)使用銀汞合(he)金。(5)日本學者(zhě)成功地完成(cheng)了摻镱钆镓(jia)石榴石埋置(zhi)線路波導激(jī)光器的制備(bei)工作,這一工(gong)作的完成對(dui)激光技術的(de)進一步發展(zhan)很有意義。另(lìng)外,镱還用于(yu)熒光粉激活(huo)劑、無線電陶(tao)瓷、電子計算(suan)機記憶元件(jian)(磁泡)添加劑(ji)、和玻璃纖維(wei)助熔劑以及(ji)光學玻璃添(tiān)加劑等。


镥(Lu)

  1907年(nián),韋爾斯巴赫(he)和尤貝恩(G.Urbain)各(ge)自進行研究(jiu),用不同的分(fen)離方法從“镱(yi)”中又發現了(le)一個新元素(sù),韋爾斯巴赫(he)把這個元素(sù)取名爲Cp(Cassiopeium),尤貝(bei)恩根據巴黎(lí)的舊名lutece将其(qí)命名爲Lu(Lutetium)。後來(lái)發現Cp和Lu是同(tóng)一元素,便統(tong)一稱爲镥。
  镥(lǔ)的主要用途(tu)有(1)制造某些(xiē)特殊合金。例(li)如镥鋁合金(jīn)可用于中子(zǐ)活化分析。(2)穩(wěn)定的镥核素(sù)在石油裂化(hua)、烷基化、氫化(huà)和聚合反應(yīng)中起催化作(zuò)用。(3)钇鐵或钇(yi)鋁石榴石的(de)添加元素,改(gǎi)善某些性能(neng)。(4)磁泡貯存器(qì)的原料。(5)一種(zhǒng)複合功能晶(jing)體摻镥四硼(peng)酸鋁钇钕,屬(shǔ)于鹽溶液冷(leng)卻生長晶體(tǐ)的技術領域(yù),實驗證明,摻(chān)镥NYAB晶體在光(guāng)學均勻性和(hé)激光性能方(fang)面均優于NYAB晶(jīng)體。(6)經國外有(yǒu)關部門研究(jiu)發現,镥在電(dian)緻變色顯示(shì)和低維分子(zǐ)半導體中具(ju)有潛在的用(yong)途。此外,镥還(hái)用于能源電(dian)池技術以及(jí)熒光粉的激(ji)活劑等。


钇(Y)

  1788年(nian),一位以研究(jiu)化學和礦物(wu)學、收集礦石(shí)的業餘愛好(hǎo)者瑞典軍官(guan)卡爾·阿雷尼(ni)烏斯(Karl Arrhenius)在斯德(dé)哥爾摩灣外(wài)的伊特必村(cūn)(Ytterby),發現了外觀(guān)象瀝青和煤(mei)一樣的黑色(sè)礦物,按當地(di)的地名命名(míng)爲伊特必礦(kuàng)(Ytterbite)。1794年芬蘭化學(xue)家約翰·加多(duō)林分析了這(zhe)種伊特必礦(kuàng)樣品。發現其(qi)中除铍、矽、鐵(tie)的氧化物外(wai),還含有約38%的(de)未知元素的(de)氧化物棗“新(xīn)土”。1797年,瑞典化(hua)學家埃克貝(bèi)格(Anders Gustaf Ekeberg)确認了這(zhè)種“新土”,命名(ming)爲钇土(Yttria,钇的(de)氧化物之意(yi))。
  钇是一種用(yòng)途廣泛的金(jīn)屬,主要用途(tú)有:

  (1)鋼鐵及有(you)色合金的添(tiān)加劑。FeCr合金通(tong)常含0.5-4%钇,钇能(neng)夠增強這些(xiē)不鏽鋼的抗(kàng)氧化性和延(yan)展性;MB26合金中(zhōng)添加适量的(de)富钇混合稀(xī)土後,合金的(de)綜合性能得(dé)到明顯的改(gai)善,可以替代(dai)部分中強鋁(lü)合金用于飛(fei)機的受力構(gou)件上;在Al-Zr合金(jin)中加入少量(liang)富钇稀土,可(ke)提高合金導(dao)電率;該合金(jīn)已爲國内大(dà)多數電線廠(chang)采用;在銅合(he)金中加入钇(yǐ),提高了導電(dian)性和機械強(qiang)度。

  (2)含钇6%和鋁(lǚ)2%的氮化矽陶(tao)瓷材料,可用(yòng)來研制發動(dòng)機部件。

  (3)用功(gōng)率400瓦的钕钇(yi)鋁石榴石激(jī)光束來對大(da)型構件進行(háng)鑽孔、切削和(he)焊接等機械(xie)加工。

  (4)由Y-Al石榴(liú)石單晶片構(gou)成的電子顯(xiǎn)微鏡熒光屏(ping),熒光亮度高(gao),對散射光的(de)吸收低,抗高(gāo)溫和抗機械(xiè)磨損性能好(hǎo)。

  (5)含钇達90%的高(gāo)钇結構合金(jin),可以應用于(yú)航空和其它(tā)要求低密度(dù)和高熔點的(de)場合。(6)目前倍(bei)受人們關注(zhù)的摻钇SrZrO3高溫(wēn)質子傳導材(cái)料,對燃料電(dian)池、電解池和(he)要求氫溶解(jiě)度高的氣敏(mǐn)元件的生産(chǎn)具有重要的(de)意義。此外,钇(yǐ)還用于耐高(gāo)溫噴塗材料(liào)、原子能反應(ying)堆燃料的稀(xī)釋劑、永磁材(cái)料添加劑以(yi)及電子工業(yè)中作吸氣劑(ji)等。


钪(Sc)

  1879年,瑞典(dian)的化學教授(shòu)尼爾森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克(ke)萊夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多(duō)同時在稀有(you)的礦物矽铍(pí)钇礦和黑稀(xi)金礦中找到(dao)了一種新元(yuan)素。他們給這(zhè)一元素定名(ming)爲“Scandium”(钪),钪就是(shi)門捷列夫當(dang)初所預言的(de)“類硼”元素。他(tā)們的發現再(zai)次證明了元(yuan)素周期律的(de)正确性和門(men)捷列夫的遠(yuǎn)見卓識。
  钪比(bi)起钇和镧系(xì)元素來,由于(yú)離子半徑特(tè)别小,氫氧化(huà)物的堿性也(ye)特别弱,因此(cǐ),钪和稀土元(yuán)素混在一起(qǐ)時,用氨(或極(ji)稀的堿)處理(lǐ),钪将首先析(xī)出,故應用“分(fen)級沉澱”法可(kě)比較容易地(dì)把它從稀土(tu)元素中分離(lí)出來。另一種(zhǒng)方法是利用(yong)硝酸鹽的分(fen)極分解進行(hang)分離,由于硝(xiao)酸钪最容易(yì)分解,從而達(da)到分離的目(mu)的。
  用電解的(de)方法可制得(dé)金屬钪,在煉(lian)钪時将ScCl3、KCl、LiCl共熔(róng),以熔融的鋅(xīn)爲陰極電解(jiě)之,使钪在鋅(xīn)極上析出,然(rán)後将鋅蒸去(qù)可得金屬钪(kàng)。另外,在加工(gōng)礦石生産鈾(yóu)、钍和镧系元(yuán)素時易回收(shōu)钪。鎢、錫礦中(zhōng)綜合回收伴(ban)生的钪也是(shì)钪的重要來(lái)源之一。
  钪在(zai)化合物中主(zhǔ)要呈3價态,在(zai)空氣中容易(yì)氧化成Sc2O3而失(shi)去金屬光澤(ze)變成暗灰色(sè)。
  钪能與熱水(shuǐ)作用放出氫(qīng),也易溶于酸(suān),是一種強還(hai)原劑。
  钪的氧(yang)化物及氫氧(yǎng)化物隻顯堿(jiǎn)性,但其鹽灰(huī)幾乎不能水(shui)解。钪的氯化(huà)物爲白色結(jié)晶,易溶于水(shui)并能在空氣(qì)中潮解。
  在冶(ye)金工業中,钪(kàng)常用于制造(zao)合金(合金的(de)添加劑),以改(gǎi)善合金的強(qiáng)度、硬度和耐(nai)熱和性能。如(ru),在鐵水中加(jia)入少量的钪(kang),可顯著改善(shan)鑄鐵的性能(néng),少量的钪加(jiā)入鋁中,可改(gai)善其強度和(hé)耐熱性。
  在電(dian)子工業中,钪(kang)可用作各種(zhong)半導體器件(jian),如钪的亞硫(liú)酸鹽在半導(dǎo)體中的應用(yong)已引起了國(guo)内外的注意(yì),含钪的鐵氧(yǎng)體在計算機(ji)磁芯中也頗(po)有前途。
  在化(huà)學工業上,用(yong)钪化合物作(zuo)酒精脫氫及(ji)脫水劑,生産(chǎn)乙烯和用廢(fei)鹽酸生産氯(lü)時的高效催(cui)化劑。
  在玻璃(li)工業中,可以(yǐ)制造含钪的(de)特種玻璃。
  在(zài)電光源工業(ye)中,含钪和鈉(na)制成的钪鈉(nà)燈,具有效率(lǜ)高和光色正(zheng)的優點。
  自然(rán)界中钪均以(yǐ)45Sc形式存在,另(lìng)外,钪還有9種(zhǒng)放射性同位(wèi)素,即40~44Sc和46~49Sc。其中(zhong),46Sc作爲示蹤劑(ji),已在化工、冶(yě)金及海洋學(xue)等方面使用(yong)。在醫學上,國(guo)外還有人研(yan)究用46Sc來醫治(zhì)癌症。钪的性(xìng)質及用途。

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