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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
4、战，如在铅中加入富 镧稀土金属 (0.01%o0.2%o)和铁(0.005%o 0.1%o)，可明显提咼抗折拉性能，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，因为稀土用作丫型沸石催化剂，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
5、不含稀土的催化剂催化活性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%的部分超稳丫型分子筛，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
6、前主要应用领域之一。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
8、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（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） O3, 即卩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
9、。有实验证明，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（LaBe）是优异的电子发射材料，具有高熔点（25000）、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18000，可用作空气有氧环境的高温电炉。硅酸镓镧单晶（La3Ga5SiOi4）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 了一门新兴学科一一自旋电子学的发展，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
10、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，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
