稀土纳米材料.ppt

关于稀土纳米材料第1页，共25页，星期日，2025年，2月5日概念稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，虽然在地球上储量非常巨大，但冶炼提纯难度较大，显得较为稀少，得名稀土。第2页，共25页，星期日，2025年，2月5日主要元素根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组：轻稀土包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。重稀土包括：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。第3页，共25页，星期日，2025年，2月5日第4页，共25页，星期日，2025年，2月5日常见类型独居石独居石（Monazite）又名磷铈镧矿。化学成分及性质：（Ce，La，Y，Th）矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68%。独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.0～5.5。性脆。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。用途：主要用来提取稀土元素。第5页，共25页，星期日，2025年，2月5日独居石第6页，共25页，星期日，2025年，2月5日镧铈第7页，共25页，星期日，2025年，2月5日氟碳铈矿化学成分性质：（Ce，La）。机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。晶体结构及形态：六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护外壳等。第8页，共25页，星期日，2025年，2月5日氟碳铈矿第9页，共25页，星期日，2025年，2月5日磷钇矿化学成分及性质：Y[PO4]。成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽，油脂光泽。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。第10页，共25页，星期日，2025年，2月5日磷钇矿第11页，共25页，星期日，2025年，2月5日稀土纳米材料材料的纳米化（即变成平均粒径1～100nm的纳米粒子）将赋予材料许多不同于宏观物质的特性，也将成为提供新性质、新材料的科技创新领域，为此引起了世界各国的重视。第12页，共25页，星期日，2025年，2月5日稀土元素特殊的电子构型使其具有特殊的光、电、磁性质。而被誉为新材料的宝库。将稀土纳米化无疑能在原有特性的基础上赋予一系列新的特性，将更有利于发现新性质和合成新材料，因此开展稀土纳米材料的研究、应用与开发将是一次新的机遇，对于我们稀土大国具有重要的意义。第13页，共25页，星期日，2025年，2月5日稀土纳米材料的应用稀土纳米材料的研究与应用将有助于发现新性质，开拓新材料，已成为当前的研究热点。本文简述了纳米技术与稀土相结合形成的新型材料主要有稀土纳米陶瓷、催化剂、磁性材料、光学材料、稀土化合物纳米薄膜等的应用和进展。（以下内容均来自文献：《稀土纳米材料的研究进展》洪广言）第14页，共25页，星期日，2025年，2月5日1、稀土纳米陶瓷材料纳米陶瓷具有超塑性，高的断裂韧性，能降低烧结温度和提高烧结速度等优点，其原因在于利用纳米粒子的粒径小、比表面积大并具有高的扩散速率。例如，10nm的陶瓷微粒比10μm的烧结速度提高12个数量级，这是因为纳米陶瓷低温下烧结的过程主要受晶界扩散控制，就导致烧结速度由晶粒尺寸来决定。掺稀土的ZrO2是一种应用广泛的陶瓷材料，添加Y2O3,CeO2或La2O3等