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1、 .目录1 文献综述11.1 我国稀土资源状况11.2稀土新材料及其对氧化物颗粒性能的要求11.2.1 稀土陶瓷材料21.2.2 稀土催化材料21.2.3 稀土抛光材料31.2.4 稀土发光材料41.2.5 稀土永磁材料51.3 稀土氧化物的制备方法61.3.1沉淀法61.3.2溶胶凝胶法61.3.3水热法71.3.4微乳液法71.4 团聚机理及控制方法81.4.1团聚过程及产生的原因81.4.2 团聚的表征141.4.3团聚的消除192 选题的目的和意义222.1选题的目的222.2选题的意义223 研究方案及进度安排233.1研究方案233.2进度安排244参 考 文 献25word范文
2、.1 文献综述1.1 我国稀土资源状况我国稀土资源具有分布广，品种多，质量好的特点1。内蒙古、四川、江西、山东、云南、浙江等省（自治区）都有丰富的稀土资源。特别是内蒙古包头市的白云鄂博稀土矿，其品味及储量都举世无双。据公布资料显示，我国稀土工业储量为4300万吨(以REO计)，远景储量为4800万吨，我国占全球储量的43.4%左右，居全球之首。我国稀土资源具有四大特点：1）储量大。据报道称远景储量为4800万吨，局世界首位；2）品种齐全。常见矿物10多种，工业上常用的7种；3）分布广。分布于20多个省（区）；4）质量好。在7种工业矿物中有的以含有轻稀土（ La、Ce、Pr、Nd）为主，有的以含
3、有中稀土（Sm、Eu、Gd）为主，有的以含有重稀土（Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）为主。这些特点为我国大力发展稀土工业奠定了坚实的基础。1.2稀土新材料及其对氧化物颗粒性能的要求21世纪，我国将大力发展电子信息、生物医药和新材料等高新技术产业，新材料将是整个高新技术产业的基础2。稀土元素因其特有的电子层排列组态而带来的在光、电、磁等方面的特殊性能，可制备出许多不同用途的新材料，尤其是通过与其他金属和非金属形成各种各样的合金和化合物，可得到新的物理和化学性质，这些性质为稀土新材料的应用奠定了广泛的基础，因而稀土被誉为新材料的宝库。稀土新材料被分为合金和非金属材料两类。合金类有：稀
4、土永磁材料、稀土贮氢材料、稀土超磁致伸缩材料、磁光存储材料等；非金属类材料包括稀土陶瓷材料、稀土催化剂材料、稀土发光材料、稀土抛光材料、巨磁阻材料、磁致冷材料、光致冷材料等。其中稀土陶瓷材料、稀土催化剂材料、稀土发光材料、稀土抛光材料是目前主要的非金属类稀土新材料3。稀土氧化物是制备非金属类稀土新材料的重要原材料。为了最终所制的新材料达到预期的物理化学性能，就必须控制材料的结构和组成，这就给作为原料的稀土氧化物的纯度和物理性能提出了不同的要求。经过20多年的不懈努力，我国的稀土分离技术已足够先进，稀土氧化物化学纯度方面的问题已经基本解决。为了满足新材料用户对稀土氧化物物理特性的要求，我国稀土厂
5、对物理性能的控制技术需求迫切。稀土氧化物颗粒性能控制是稀土冶炼加工的最后一步，也是稀土新材料制备的开始，因而是连接稀土产业与新材料的桥梁，对稀土工业和新材料工业均具有重要意义。1.2.1 稀土陶瓷材料稀土氧化物在精细陶瓷材料中的广泛应用只有近20年的时间。国内外广大陶瓷材料科研人员大量工作证明，稀土氧化物作为稳定剂、烧结助剂加入到不同的精细陶瓷材料中，可以极大的提高和改善某些结构陶瓷材料的强度、韧性等技术指标，降低其反应烧结温度，从而降低生产成本；同时稀土氧化物也在半导体气敏元件材料、微波介质材料、压电陶瓷材料等功能陶瓷材料中起到非常重要的作用。 随着新型精细陶瓷材料技术的发展，陶瓷材料科研人
6、员通过在精细陶瓷材料中引入各种稀土氧化物，大大提高并改善了陶瓷材料的性能，使稀土材料在精细陶瓷材料领域起到了越来越重要的作用。郭瑞松4等人用复合烧结助剂降低氧化铝复相陶瓷(zirconia -toughened aluminum，ZTA)烧结温度并保持优良力学性能，着重研究了不同稀土氧化物对材料烧结性、力学性能和显微结构的影响。可以预见，随着稀土材料综合利用技术的开发，稀土将在未来精细陶瓷材料中会发挥越来越重要的作用。然而，纳米稀土氧化物粉体与普通氧化物粉体相比较表现出显著不同的效应，如近来研究的纳米陶瓷具有超型性、高的断裂韧性、能降低烧结温度、提高烧结速度和更小的缺陷尺寸从而以使陶瓷具有良好
7、的机械性能和超塑性。掺稀土的ZrO2是一种广泛应用的陶瓷材料，添加Y2O3、CeO2或La2O3等稀土氧化物的作用在于防止ZrO2高温相变和变脆，生成相变增韧陶瓷结构材料。纳米Y2O3 -ZrO2陶瓷具有很高的强度和韧性。可用作刀具、耐磨零件，可制成陶瓷发动机部件；用于燃料电池作为固体电解质5。因而纳米稀土陶瓷材料的制备技术研究成为当前的热点。1.2.2 稀土催化材料稀土既可以作为稀土钙钛矿催化剂的活性组分，也可以做贵金属催化剂载体的稳定剂和助催化剂，因而稀土氧化物在汽车尾气净化器、石油催化裂化、有机物催化聚合及化工等领域具有巨大市场前景。特别是在汽车尾气净化器中的应用现已实现了产业化，对环境
8、污染的改善大有帮助。据有关资料报道，世界汽车尾气净化催化剂市场的需求量以每年7%的速度在不断增长。全世界在2000年的汽车尾气催化剂中稀土用量为15500吨，预计到2010年将达到20000吨。稀土在催化方面的作用主要为：1）提高催化剂的机械强度：试验发现无论是单一稀土氧化物，还是复合稀土氧化都具有这种性质。通常载体用氧化物处理之后，其机械强度可提高15%-25%。2）提高催化剂的热稳定性：在较高的温度下使用催化剂时，作为载体的-Al2O3在高温下发生相变会转化为没有活性的-Al2O3，使其活性降低；同时在高温下，催化剂会发生收缩，使体积明显减小。在催化剂中添加稀土氧化物如氧化镧或氧化饰后，能
9、够起到稳定晶型结构和阻止体积收缩的双重作用。3）提高催化剂的活性：在空燃比变化时，特别是在缺氧的情况，稀土氧化物能释放出氧原子参加反应，可在短时间内维持较高的催化能力。其原理可用下式表示：ReO2 ReO2-x+ 0.5xO2如CeO2在贫氧状态下放出O2，起到氧化的作用；在富氧状态下储存O2，使空燃比A/F稳定在化学计量平衡附近，起到扩大空燃比的作用，保持催化剂的稳定性6 。4）改善催化剂的抗中毒能力，如提高抗钒、铅、硫等的能力，延长催化剂的使用寿命。作为催化剂活性组分或添加剂的稀土氧化物的物理化学性能对催化剂的性能具有很大的影响作用。张磊等7 以适当比例的（NH4）HCO3和NH3H2O混
10、合溶液作为沉淀剂得到的前躯体在低的焙烧温度下就可以形成铈、锆氧化物固溶体，所得到的铈、锆复合氧化物具有高比表面积和高储氧量。从而提高催化剂的催化性能。1.2.3 稀土抛光材料随着光电子技术的发展，新型高性能、高精密、高集成的光电子系统不断涌现，对光学抛光技术及抛光材料提出了更高的要求。稀土抛光粉是一种高效优质的抛光材料，广泛应用于电视显象管、眼镜片、光学玻璃、航空玻璃、集成电路基板、液晶显示器及各种宝石等制品的抛光。赵修剪8等研究发现抛光性能与抛光粉的颗粒形状有关，晶面完整性越好，棱角越清晰，其抛光效率越高，使用寿命越长。经不同工艺制备的抛光粉（如CeO2）表现出完全不同的抛光性能。CeO2抛
11、光粉经过高温淬冷处理后，CeO2颗粒表面出现了许多明显的裂纹，其硬度增加，脆性增强，颗粒内部缺陷增多，抛光过程中更易于露出新鲜棱角，其抛光能力增强。抛光粉影响抛光效果的几个主要特征：1）化学性质：稀土抛光粉的主要成分是稀土氧化物，其中CeO2是主要抛光成分。另为F、SO42-是改变抛光粉晶形、颜色和抛光能力的主要元素之一。化学活性是指在抛光过程中与玻璃表面形成吸附等化学作用的性质。2）物理性质：稀土抛光粉的物理性质主要包括真比重、粒度、颜色、硬度、比表面、悬浮性、结构、晶形等。3）氧化铈的纯度、硬度、粒度：影响抛光效果的特性中，氧化铈的纯度、硬度、粒度是最主要的因素。以前通常认为氧化铈的纯度越
12、高，抛光力越大，但并非全都如此。决定氧化铈抛光材料粒子硬度的煅烧温度条件、粒度分布对抛光效果影响更大。其中粒度是影响抛光力的主要因素，控制制造条件可以得到大小不同的粒度。粒度大的适合高速抛光（通常的光学元件、眼镜片等的抛光）粒度小的适用于低速抛光（组合镜片、大尺寸镜片和特殊品的抛光）。颗粒大小不均的抛光粉会导致工件表面出现纹路，影响表面光洁度。1.2.4 稀土发光材料物质发光机理大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光；另一类是物体受激发吸收能量而跃迁到激发态在返回基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具
13、有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得了多种发光性能。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素都发挥着非常重要的作用 。通过能量转移制备稀土荧光材料，首先应选准稀土元素，其次是选择适当的配体，最后是采取合适的制备方法。对于有利的能量转移应加以利用，如别的离子向稀土离子、配体向稀土离子的能量转移。而对于只含一种稀土金属的荧光材料而言，则应尽量避免离子间的能量转移，也就是要防止离子团粒的形成，这就要求严格控制材料中稀土的百分含量，使离子间距大于一定值。另一方面，稀土含量越高荧光强度越大，为制备高稀土含量而又不出现浓度
14、猝灭的稀土荧光材料，我们有必要研究其合成方法。稀土荧光材料与相应的非稀土荧光材料相比，其发光效率及光色等性能都略胜一筹。因此近几年稀土荧光材料的用途越来越广泛，年用量增长较快。根据激发源的不同，稀土发光材料可分为光致发光（以紫外线或可见光激发）、阴极射线发光（以电子束激发）、X射线发光（以X射线激发）以及电致发光（以电场激发）材料等。其中作为光致发光和阴极射线发光材料的稀土荧光粉与稀土氧化物的颗粒性能密切相关9,10。1.2.5 稀土永磁材料稀土永磁材料11是以稀土合金化合物为基体，其磁性的来源与其合金化合物的磁性有关。从金属原子结构来看，一方面电子围绕原子核作轨道运动，另一方面电子作自旋运动
15、，相对应地产生了电子轨道磁矩和电子自旋磁矩，两者之和就是原子的磁矩。铁磁性金属原子与稀土金属原子都具有原子磁矩。根据RKKY理论可以知道，过渡金属原子与稀土原子之间存在着特殊的间接交换作用，使3d电子自旋与稀土金属原子磁矩平行排列，形成铁磁性耦合现象，从而产生了自发磁化。在稀土合金化合物中，稀土金属原子与磁性原子的磁矩构成铁磁性耦合，产生较高的饱和磁化强度。稀土永磁材料一般具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积特征，它是一种不需要外部提供固定或不固定能量就能产生一定磁化能的功能材料。稀土永磁材料是以稀土金属原子与过渡金属原子所构成金属间合金化合物为基体的永磁材料，例如:SmCo5稀土永磁材料是由1个钐
16、(Sm)原子和5个钴(Co)原子组成的化合物SmCo5永磁，习惯上称之为1:5型Sm-Co永磁；Sm2Co17稀土永磁材料是由2个钐原子和17个钴原子组成的化合物Sm2Co17永磁，俗称2 : 17型Sm-Co永磁；又如最新发明的NdFeB系稀土永磁材料，是以2个钕(Nd)原子、14个铁(Fe)原子和1个硼(B)原子组成的化合物Nd2Fe14 B相为基体、含有少量第二相(富Nd相和富B相)的永磁材料。通常上述三种以稀土金属化合物为基的永磁材料可以简称为稀土永磁。惰性气体雾化法(IGA)12生产的各向同性稀土永磁粉末可用来制作各种磁体，这种方法的优点是适合批量(日产数吨)生产。IGA生产的粉末通常为球形，很细(1
