《【2017年整理】点此下载此文档电子版_27813》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】点此下载此文档电子版_27813（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、稀土元素镧及其应用在稀土元素家族中，锢无疑是个非常重要的成员。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，占稀土总丰度的 14.1%，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。1839 年，那位曾经发现铈的瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)，有一个瑞典学生名叫莫桑德(Car1 Mosander)，在研究“铈土” 时，分离并发现其中还隐藏着一种新元素，于是莫桑德便借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为”镧”
2、。从此，镧便登上了被人类认识和利用的历史舞台。镧之所以被较早发现，与他在元素周期表中的位置，也就是原子结构和性质密切相关。他居镧系元素之首，4f 轨道上电子数为 0，与其他元素发生化学反应时呈正三价。钪和钇虽然与他同在 IIIB 族，但不在一个周期，性质悬殊。与他紧邻的铈又能呈稳定正四价状态，也造成较大的化学性质差异，易于分离。而他与错钕等其他稀土元素之间又有铈相隔，因此镧比较容易同其他稀土分离并提纯。稀土元素作为典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。在17 个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪、钇到镧递增，又由镧到镥递减，属镧最为活泼。因此作为金属热还原工艺的还原剂，他可
3、以用来还原制备其他稀土金属，而还原制备金属镧，则只能采用比他更为活泼的碱金属和碱土金属，通常采用金属钙作还原剂。活跃的化学活性和丰富的储量，使镧广泛应用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、农业、纺织和皮革等传统工业领域。尽管生产镧并不困难，但为了降低成本，在充分发挥镧及稀土共性的前提下，经常以混合轻稀土或富镧稀土的产品形式使用。稀土作为金属材料的净化和变质剂，通常以混合稀土金属或中间合金的形态来使用。而镧作为最活泼的一员，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。只是他经常和铈错钕等轻稀土弟兄们一起协同作战。当然，也能同其他金属协同作战，如在铅中加
4、入富镧稀土金属 （0.010.2）和铁（0.005 0.1） ，可明显提高抗折拉性能，使铅板机械强度提高上百倍。不仅改善了铅板防辐射性能，还扩大了合金基材的应用范围。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。 20 世纪 80 年代，石泊裂化催化剂曾经是稀土最大应用领域，因为稀土用作 Y型沸石催化剂，以镧的催化活性最强。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。为了从原油中获得更多的汽油、柴油等轻质油，必须在石油精炼加工中对重质油采用催化裂化处理，就需要使用裂化催化剂。稀土分子筛裂化催化剂比不含稀土的催化剂催化活性
5、和热稳定性均有明显提高，可使轻质油收率提高 4%，使催化剂寿命延长 2 倍，炼油成本降低 20%，并使裂化装置生产能力提高 30%50%。但由于稀土的加入也造成轻质油辛烷值降低，而不得不加入四乙基铅作抗爆剂，进而导致铅污染。基于人类对环保要求越来越高，1985年后超稳 Y 型分子筛逐步取代稀土分子筛，使稀土用量大幅下降。但由于催化活性和选择性下降，造成汽油产量下降。为此，许多企业又采用含稀土 0.5%2%的部分超稳 Y 型分子筛， 可兼顾催化活性、选择性和辛烷值均比较理想，使富镧稀土应用又有所回升。在我国，石油化工仍是富镧轻稀土主要消费领域。光学玻璃中应用镧既是经典用途，也是目前主要应用领域之
6、一。镧系光学玻璃（含 La203 50% 70%） ，具有高折射率（nD=250） 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，己广泛用于航空摄像机、高档相机、高档望远镜、高倍显微镜、变焦镜头、广角镜头和潜望镜头等方面，已成为光学精密仪器和设备不可缺少的镜头材料。世界年需要量约为 4000 吨，并有上升趋势。我国成都奥格光学玻璃有限公司的产品已大量销往国外。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。利用其可以“ 呼吸”氢气的特性，
7、可以把纯度为 99.999%的氢气提纯到 99.99999%，也可用作有机合成脱氢反应的催化剂。利用其吸氢放热、呼氢吸热的原理可以把热量从低温向高温传送，用来制作“热泵”或“磁冰箱” 。目前这种贮氢材料的最大用途是用于稀土镍氢电池的负极材料。稀土镍氢电池与镍镉电池在构造、性能和规格上具有极大的相似性和取代性，但又不含隔、汞等毒性大的元素，电池容量高，一致性好，使用温度范围广，寿命长（可反复充放电500 次以上） ，属于环保型绿色电池。为了降低成本，这种贮氢合金多用富镧混合金属（(La40%)为原料。稀土镍氢电池目前己广泛用于手提电脑、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
8、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（Bam Ti03）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，加入 1%氧化镧，可延长使用寿命 400500 倍。镧作为固体电解质可用于固体氧化物燃料电池（SOFC） ，一般采用 La0.85Sr0.15MnO3(LSM)作多孔阴极材料，也有的采 用 La0.5Ca0.5CoO2 代替LSM 作阴极。他们都具有良好的抗断裂韧性、热稳定性和抗循环疲劳性。把镧作为主成分加入锆钛酸铅（PZT） 制备（Pb，La） （Zr ，Ti）O 3，即 PLZT 电光陶瓷，可用于强核辐射护目镜、光通讯调制器、全息记录等方面。有实
9、验证明，PLZT 还具有形状记忆效应，性能甚至优于钛基形状记忆合金。六硼化镧（LaB 6）是优异的电子发射材料，具有高熔点（2500） 、低蒸气压和低功函数，电子发射性能比钨还好，己广泛用于电子显微镜、电视和阴极射线管用作电子枪。铬酸镧是新型电热材料，使用温度高达 1800，可用作空气有氧环境的高温电炉。硅酸镓镧单晶（La 3Ga5SiO14）是制作高稳定、高频、大带宽、低插损、小体积 SAW 滤波器的理想材料。钙钛矿型锰基氧化物 La-Ca-Mn-O 材料具有巨磁电阻效应（CMR） ，这促进了一门新兴学科自旋电子学的发展，并开始在许多新型电子器件上得到应用。澳氧化镧（LaBrO）对 X 射线
10、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，用他制作医用 X 荧光增感屏，比传统用的钨酸钙 (CaWO4)增感屏大大提高了成像清晰度，并减少 X 射线辐照剂量，尤其适用于脑部敏感部位和儿童、孕妇的透视检查。富镧稀土无机和有机盐应该是农用和饲料添加剂用稀土的理想材料。用于医药也有广阔前景。英国希雷（Shire）制药集团公司研制的新药一磷酸盐结合剂fosrenol 主成份为碳酸镧，可用于治疗肾病患者透析时伴发的高磷血症。由于透析病人中 80%伴有高磷血症，而过去采用钙基结合剂防治高磷血症易引发骨骼和肾脏疾病，采用 fosrenol（碳酸镧）则具有良好的安全性，适合长期使用。我国研究员陈兴安等人进行的小鼠实验表明，拧橡酸镧可明显提高兔疫力，抑癌率高达62.7%，很有希望用作防治癌症和艾滋病的药物。来源：稀土信息2005.2
