希土便是有机化学元素周期表 详尽解析17种稀土元素的应用！

希土便是有机化学元素周期表中镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个原素密切相关的2个原素——钪(Sc)和钇(Y)，共17元素表，称之为稀有元素。

稀有元素是17种特殊元素的通称，它而出名是由于专家在提炼稀有元素时运用了希土化学物质，因此而出名稀有元素。

这种稀有元素的发现，从1794年芬兰人放多林分离出来出钇到1947年国外人林斯基等制取钷，历经150很多年。在其中绝大多数稀有元素是欧洲的一些矿物学家、科学家、冶金学家等发觉制得的。钷是美国人林斯基、格兰德的宁和科列尔用离子交换法分离出来，在铀裂变产物的稀有元素中获得的，以往觉得大自然中不会有钷，直至1965年，德国一家聚磷酸盐工厂在对待磷灰石时看到了痕量元素的钷。

一般把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称之为轻稀有元素，钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称之为重稀有元素。也有的依据稀有元素物理学性质的相似度和差异，除钪以外(有些将钪划入稀散原素)划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷，在其中钷是人工合成放射性物质;中希土组为钐、铕、钆、铽、镝;重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

稀有元素全是很活泼的金属，特性极其类似，普遍化合价为 3价，其水合离子大多数有色彩，易产生相对稳定的配位化合物。气相色谱分析和离子交换法是当前分离出来希土的较好方法。镧、铈、镨、钕等轻稀土氧化物，因为溶点比较低，电解法时呈熔融状态在负极上进行析出，故一般全部采用电解食盐水制得。可以用氟化物和氯化物二种盐系，前面一种以希土氟化物为主要原料添加电除尘器，后面一种则以金属氧化物的方式添加。

稀有元素的类型和应用

01

轻稀土组原素

镧(La)

镧的应用十分广泛，如用于压电型材、电热材料、热电材料、磁电式原材料、光学材料(兰粉)、贮氢原材料、光学镜片、激光材料、各种各样合金制品等。镧也运用到制取很多石油加工新产品的金属催化剂中，光变换农用地膜也采用镧，在海外，专家把镧对作物的功效赋与“非常钙”的美称。

铈(Ce)

(1)现阶段正将铈运用到汽车尾气净化金属催化剂中，可有效防止很多车辆有机废气排在空气中的，国外在这方面的消耗量占希土总消耗量的三分之一。

(2)Ce:LiSAF激光系统是美国研发出的光纤激光器，根据检测谷氨酸浓度值适合于探察生化武器，还可以用以医学中。

镨(Pr)

镨是使用量比较大的稀有元素，很多用以夹层玻璃、瓷器和永磁材料中。

(1)镨被广泛应用于建陶和日用瓷器中，其与陶瓷釉混和做成色釉，也可单独作釉下色浆，制作而成的色浆呈浅黄色，色彩正宗、素雅。

(2)用作生产制造永磁材料。采用廉价的镨钕金属材料替代纯钕金属制品永磁铁氧体，其抗氧性可以跟物理性能明显增强，可加工成各种图案的磁场，广泛用于各种电子元器件和电机上;

(3)用以原油加氢裂化。以镨钕聚集物的方式添加Y型沸石分子筛中制取石油裂化金属催化剂，可以提高催化活性、可选择性和可靠性。在我国70年代开始资金投入工业生产应用，使用量持续扩大;

(4)镨还可以用以耐磨材料打磨抛光。此外，镨在金属行业的用处越来越广。

钕(Nd)

钕原素凭借在希土领域中的独特影响力，多年以来变成销售市场关注的热点。

(1)金属材料钕的最大客户是钕铁硼永磁原材料，钕铁硼永磁体的面世，为希土新科技行业赋予了一个新的活力与活力。钕铁硼磁体磁能积高，称之为当今“稀土永磁之首”，因其出色的特性广泛运用于电子器件、机械设备等行业。阿尔法磁谱仪的研制，意味着在我国钕铁硼磁体的各项磁性能已步入世界一流水准。

(2)钕还用于有色金属材料。在镁或铝合金型材中添加1.5%～2.5%钕，可以提高铝合金的高温特性、密封性和耐蚀性，普遍作为航空航天材料。此外，掺钕的钇铝紫牙乌造成中短波激光，在工业上广泛运用于薄厚在10mm下列薄形原材料的电焊焊接和钻削。

钷(Pm)

钷为原子炉生产制造的人造放射性物质，钷的适用范围有：

(1)能作热原，为真空泵检测和人造地球卫星给予协助动能。

(2)Pm147释放能量低的β放射线，用以生产制造钷充电电池，做为巡航导弹制导技术仪器设备及时钟的开关电源。此类充电电池体型小，能连续使用数年之久。除此之外，钷还用以携带式X-放射线仪、制取夜光粉、衡量薄厚及其航空障碍灯中。

02

中希土组原素

钐(Sm)

钐呈淡黄色，是做钐钴系永磁材料的原材料，钐钴磁体是最早获得工业应用的希土磁场。这类永磁材料有SmCo5系和Sm2Co17系两大类。

钐钴磁体所使用的氧化钐的纯净度无需要过高，从成本费方面考虑，关键应用95%左右商品。除此之外，氧化钐还用以陶瓷电容和金属催化剂层面。此外，钐还具备核特性，可用作核能核反应堆的结构材料，屏敝原材料和控制原材料，使核反应造成极大的能量得到安全性运用。

铕(Eu)

空气氧化铕绝大多数用以夜光粉。Eu3 用作鲜红色夜光粉的伴侣蛋白，Eu2 用作深蓝色夜光粉。如今Y2OS:Eu3 是发光效率、涂覆可靠性、回收利用成本等比较好的夜光粉，加上对提升发光效率和饱和度等技术的改善，故正在被广泛运用。

钆(Gd)

钆的适用范围有：

(1)其水溶顺磁络离子在医疗上可提升人体的磁共振(NMR)显像数据信号。

(2)其硫氧化物可用作独特色度的示波管和x射线荧光屏的栽培基质栅网。

(3)在钆镓紫牙乌里的钆针对磁泡记忆力储存器是最理想的单硅片。

铽(Tb)

铽的应用大多数涉及到高新技术行业，是技术密集、知识密集型的顶尖新项目，其核心主要用途有：

(1)夜光粉用以三基色夜光粉里的绿粉的伴侣蛋白，如铽激话的聚磷酸盐栽培基质、铝硅酸盐栽培基质、铈镁铝盐栽培基质，在激起状况下均传出绿色光。

(2)磁光存储原材料，近些年铽系磁光原材料已达到大批量生产的规模，用Tb-Fe非晶态塑料薄膜研制的磁光光碟，作电子计算机存储元件，储存能力提高10～15倍。

(3)磁光夹层玻璃，含铽的法拉第旋光玻璃是生产制造在激光设备中普遍使用的旋转器、信号隔离器和环形器的关键所在原材料。

镝(Dy)

镝最基本的应用领域是：

(1)做为钕铁硼磁铁系永磁材料的防腐剂应用，在这样的磁场中添加2%~3%左右镝，可提高其磁能积。以往镝的需求量并不大，但是随着钕铁硼磁体的需求提升，它成为必要的添加元素。

(2)镝作为夜光粉伴侣蛋白，三价镝是一种有前景的单发亮核心三基色光学材料的激话正离子，它主要是由2个发送带构成，一为黄光发射，另一为兰光发送，掺镝的光学材料可以作为三基色夜光粉。

(3)镝是制取大磁致伸缩铝合金铽镝铁(Terfenol)铝合金的必要的金属原材料，可以使一些分子热运动的高精密主题活动得以实现。

(4)镝金属材料可以用做磁光存储原材料，具有很高的纪录速度与读值敏感性。

03

重稀土组原素

钬(Ho)

现阶段钬的适用范围有：

(1)作为金属卤素灯添加物。金属卤素灯是一种金属卤素灯，它是在高压钠灯前提下发展起来的，其特点是在电灯泡里充有多种不同的希土卤化。

(2)钬能够作为钇铁或钇铝石榴石的添加物。

(3)掺钬的钇铝紫牙乌(Ho:YAG)可发射2μm激光器，人体细胞对2μm激光器消化率高，基本上比Hd:YAG高3个量级。所以用Ho:YAG激光发生器开展诊疗手术时，不仅能提高手术治疗效率和精密度，并且可让热损伤地区降至还小。

铒(Er)

铒的光学性质十分突显，一直是大家关注的焦点：

(1)Er3 在1550nm处光发射具有特殊实际意义，因为该光波长恰好坐落于光纤通信的电子光学纤维的最少损害，铒正离子(Er3 )遭受光波长980nm、1480nm的光激发后，从激发态4I15/2越迁至高能态4I13/2，当处在高能态的Er3 再越迁回至激发态时释放出1550nm波长的光，石英光纤可传输各种各样不同波长的光，但不同类型的仅仅衰率不一样，1550nm频段的光在石英光纤中传送岁月衰减率最少(0.15dB/km)，基本上为低限极限值衰减率。

(2)此外掺铒的激光晶体以及输出的1730nm激光器和1550nm激光对人的双眼安全性，空气传送特性不错，对战场的硝烟弥漫透过能力较强，安全性好，不容易被对手检测，直射军事目标的饱和度比较大，已做成军事上用的对人的眼睛安全携带式红外测距仪。

(3)Er3 加入到夹层玻璃里可做成希土夹层玻璃激光材料，是当前导出脉冲能量较大、功率最高固体激光原材料。

铥(Tm)

铥的适用范围有以下几方面：

(1)铥作为医疗轻巧X光机射线源，铥在反应堆内辐照度后产生一种能射出X射线的同位素，可用来生产制造携带式血夜辐照度仪。

(2)铥原素还能够用于临床医学诊断和治疗恶性肿瘤，因为他对肿瘤组织具有很高的亲合性，重稀土比轻稀土亲合性更高，尤其以铥元素的亲和力较大。

(3)铥在X射线增感屏用夜光粉中做伴侣蛋白LaO-Br:Br(深蓝色)，做到提高电子光学敏感度的效果，从而减少了X射线对人的直射和伤害，与之前钨酸钙增感屏对比可降低X射线使用量50%，这在医药学应用上起着至关重要的作用。

镱(Yb)

镱的适用范围有：

(1)作热屏蔽掉涂层材料。

(2)作磁致伸缩原材料，这种材料具备超磁致伸缩性则在磁场中膨胀的特点。

(3)用以测量的压力镱元器件，实验证实，镱元器件在校准的压力范围之内灵敏度高，为镱在工作压力测量运用层面开创了一个有效途径。

镥(Lu)

镥的适用范围有：

(1)生产制造一些特殊合金，比如镥铝合金型材适合于氢核精细结构。

(2)相对稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、酯化和缩聚反应起着催化反应。

(3)作钇铁或钇铝石榴石的添加元素，提升一些特性。

钇(Y)

钇是一种应用广泛的金属，适用范围有：

(1)钢材及有色板块铝合金的添加物。

(2)含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷原材料，可用来研发发动机部件;

(3)用效率为400W的钕钇铝紫牙乌激光会对大中型预制构件开展打孔、钻削和电焊等机械加工制造。

04

稀散原素

钪(Sc)

(1)照明行业。较为有趣的是，钪的用处(作为主要工作中化学物质，而非用以夹杂的)都集中在很光明的方位，称他为光明之子也不为过。如钪高压钠灯、太阳能发电光电管、γ射线源等。

(2)化合物形式的钪，早已被大量用于铝合金的夹杂。

(3)化合物的钪一般运用于合金，而钪的金属氧化物都是人以群分地在结构陶瓷上边也起到了重要作用。像能够作为固态金属氧化物氢燃料电池电池材料，还可以作为像高韧性，耐热的工程结构陶瓷氮化硅做增密剂和增稠剂。

(4)在高温核反应堆燃料里加入少许Sc2O3可避免因UO2向U3O8转换所发生的晶格常数变化、容积扩大和发生裂痕。

稀有元素已广泛用于电子器件、石油化工设备、冶金工业、机械设备、电力能源、轻工业、生态环境保护、农牧业等领域。我国拥有丰富的希土矿物资源，成矿条件优越，称得上无可比拟，发现的蕴藏量居世界之首，为发展中国稀土工业生产带来了坚实基础。现阶段比较严峻的任务就是进一步提高稀土材料加工的合成技术，防止海外凭着领跑他们的技术性用我们的稀土材料赚我们的钱。

参考文献：

[1]秦威.探讨稀有元素在陶瓷行业中的运用

[2]董世知.稀土氧化物在陶瓷涂层中的运用

[3]尹月.稀土氧化物在结构陶瓷中的运用硏究重大进展