文5：稀土元素应用之铈、镧、镨

2014-02-25 金力永磁钕铁硼

金力使命：让稀土为人类节能环保事业做出更大贡献。

企业愿景：世界永磁节能电机行业首选战略合作伙伴。

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1、铈及其应用

　　 在稀土这个元素大家族中，铈是当之无愧的“老大哥”。其一，稀土在地壳中总的丰度为238ppm，其中铈为68ppm，占稀土总配分的28%，居第一位；其二，铈是在发现钇（1794年）九年之后，被发现的第二个稀土元素。

    第一个用途——用作汽灯纱罩的发光增强剂

    第二大用途——可以用来制造打火石

    第三大用途——探照灯和电影放映机的电弧碳棒

氧化铈作为主成分制造的各种规格的抛光粉，已完全取代铁红抛光粉，大大提高了抛光效率和抛光质量。

铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，已被大量应用于汽车玻璃。

铈可用于制作稀土硅铁镁中间合金用作球化剂，在球墨铸铁以及蠕墨铸铁中得到广泛应用。

以铈为主成分的混合稀土金属，还广泛用于稀土处理钢（脱氧、脱硫、变性）、稀土电工铝和稀土铸造镁合金（净化变质、细化晶粒、合金化）等金属材料。

铈还被用作优良的环保材料，目前最有代表性的应用是汽车尾气净化催化剂。

氧化铈还能与纳米氧化钛制成光催化剂，用于抗菌陶瓷和富氧离子环保涂料等。

硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属用作塑料红色着色剂，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。

铈还被用来制造许多特殊功能材料，如荧光级氧化铈用于制造灯用三基色荧光粉的绿粉。

美国研制的Ce:LiSAF激光系统固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。

用金属铈可以制造铈钴铜铁永磁材料。

铈钨电极可以代替有放射性的钍钨电极。

以铈为主的轻稀土作为植物生长调节剂可以改善农作物品质，增加产量并提高作物的抗逆性。

用作饲料添加剂，可以提高禽类的产蛋率和鱼虾养殖的成活率，还能改善毛用羊的羊毛质量。

2、镧及其应用

论地位和名气，他居于稀土家族主体“镧系元素”之首，作为15个元素的代表占据了化学元素周期表主表中的一个空格，并以他的名字来命名这个元素族系。论地壳中丰度为32ppm，占稀土总丰度（238ppm）的13.4%，仅次于铈和钕，居第三位。从发现年代看，他也仅排在钇和铈之后，是第三个被发现的稀土元素。

用作金属材料的净化和变质剂，在去除氧、硫、磷等非金属杂质和铅、锡等低熔点金属杂质，以及细化晶粒等方面自然会发挥首当其冲的作用。

以银-氧化镧复合镀层取代纯银作为电接触材料，可节约用银70%~90%，有很大经济效益。

在美国一直采用富镧稀土作为石油裂化催化剂，曾占美国稀土总消费量的40%以上。

镧系光学玻璃（含La2O3 50%～70%），具有高折射率（nD=2.50）和低色散（平均色散为3500）的优良光学特性，可简化光学仪器镜头、消除球差、色差和像质畸变，扩大视场角，提高鉴辨率和成像质量

    1970年发现的LaNi5合金是一种优良的贮氢材料，每公斤可贮存氢约160升，可使高压贮氢钢瓶体积缩小到1/4。用作稀土镍氢电池的负极材料，已广泛用于手提电脑、便携式办公设备和电动工具等方面。最有发展前景的是用于汽车、摩托车的动力电池。

    镧在功能陶瓷材料中具有特别好的应用前景，如在钛酸钡(BaTiO3)电容器陶瓷中加入氧化镧, 可明显提高电容器的稳定性和使用寿命。

溴氧化镧(LaBrO)对X射线有很强的吸收特性并能非常有效地将X射线转化为可见光，可用他制作医用X荧光增感屏。

3、镨及其应用

镨在化学元素周期表中位居镧系元素的第三位,在地壳中的丰度为9.5ppm,仅低于铈、钇、镧、钪,是稀土中第五大富存元素。

镨作为用量较大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，比如用作金属材料的净化变质剂、化工催化剂、农用稀土等等。

镨钕是稀土中性质最为相似又最难分离的一对元素，用化学法很难将其分离，工业生产通常采用萃取法和离子交换法。

镨钕合金（镨钕金属）已成为独立产品，既可用于永磁材料，也可作为有色金属合金改性添加剂。

以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。

镨还可用于研磨和抛光材料。

作为塑料改性添加剂，在聚四氟乙烯（PTFE）中加入镨钕富集物，可明显提高PTFE的耐磨性能。

镨在光纤领域的用途也越来越广，已开发出在1300~1360nm谱区起放大作用的掺镨光纤放大器（PDFA）。

将氧化镨加入硅酸锆中会呈亮黄色，可用作陶瓷颜料——镨黄

镨还被用作玻璃着色剂，色彩丰富，可制得具有鲜亮韭绿和葱绿色彩的“镨绿”。

后续还将分享其它稀土元素之应用。