稀土储氢材料ppt

稀土储氢材料ppt 储氢材料研究进展 储氢材料研究进展 摘要：随着传统能源的日渐枯竭，以及生态环境恶化的双重压力，致使人类面临着能源和环境危机的严峻挑战。而氢能作为一种高效清洁无污染的能源，日益受到人们的瞩目。本文重点介绍储氢材料的分类，以及氢能的应用，并给出一些建议。 关键词：氢能源 储氢材料 应用领域 Progress in hydrogen storage material Abstract：Along with the traditional energy exhaustion, dual pressure and the deterioration of the ecological environment, resulting in serious challenge that the mankind faces a crisis of energy and environment. While hydrogen as a kind of high efficient, clean, no pollution energy, increasing people's attention. This paper introduces the classification of hydrogen storage materials, and the application of hydrogen energy, and puts forward some suggestions. Key words: Hydrogen energyHydrogen storage material Application field 随着人们环保意识的增强和低碳经济概念的 提出，氢能日益受到关注。氢能具有许多优势：（1）氢释能后的产物是水，属于清洁能源；（2）既可通过太阳能、风能、核能等分解水来获得，也可以利用石油重整、甲醇蒸汽转化、炼焦和煤炭气化等方式制取，是可再生能源；（3）氢具有较高的热值；（4）在化工与炼油等领域副产大量氢气，资源丰富。此外，通过改造微生物基因以实现高效生物制氢也是当前世界范围内的研究热点。现有的工业技术已能实现氢的大规模生产。从长远来看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。如果能被有效地开发利用，作为一种能源替代物将会有广阔的应用前景，氢能体系主要包括氢的生产、储存与运输、应用 3 个环节， 其中氢的储存是关键, 也是目前氢能应用的技术瓶颈。 储氢材料分类氢的储运按氢的储存方法可以分为 3 种:第一种是气体氢储存技术, 即将氢气压缩后存储在高压容器中, 缺点是钢瓶储存氢气的容积小、储氢量小, 并且有爆炸的危险; 第二种是液态氢储存技术, 即将氢气液化后存储在绝热容器中, 缺点是液体储存箱非常庞大, 需要极好的绝热装置来隔热, 并且容易渗漏; 第三种是固体氢储存技术,即氢气与储氢材料通过物理或化学的方式相结合的固体储氢方式,能有效克服气、液两种储存方式的不足, 而且储氢体积密度大、安全度高、运输方便、操作容易。因此, 固体储氢引起了人们特别的关注, 成为目前研究的热点若使储氢材料具有实用价值，必须具备以下特性：储氢含量高；具有高度的反应可逆性，且可在常温常压下进行具有良好的循环性，而且循环的次数要足够多；易活化、滞后效应小具有优良的抗毒性能。此外，在研究设计时还应注意要尽量满足比重小、能量密度高、制造工艺简单、安全等特性。目前研究开发和投入应用的材料还没有一种完全具备上述特征只能择重而取。 1 金属基储氢合金材料 储氢合金是指在一定温度和氢气压力下能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。合金储氢机理是氢分子首先吸附在金属表面, 再解离成氢原子, 然后再进入到金属的晶格中形成氢化物。元素周期表中的部分金属与氢反应, 形成金属氢化物, 反应比较简单, 只要(来自:www.XIelw.Com 写 论文网:稀土储氢材料ppt)控制一定的温度和压力, 金属和氢气一接触就会发生反应。储氢合金储氢量大、无污染、安全可靠, 并且制备技术和工艺相对成熟,是目前应用最为广泛的储氢材料。 1. 1 镁基储氢材料 金属镁作为储氢材料具有一系列优点: 密度小, 仅为1.74g/ cm3; o 储氢量高, MgH 2 的含氢量达 7. 6% ( 质量分数), 而 Mg2NiH4 的含氢量也达到 3.6% (质量分数) ; 资源丰富, 价格低廉。但由于 Mg 表面易氧化生成氧化膜, 导致Mg 吸放氢的条件比较苛刻, 表现为 Mg 与 H2 需要在 300400 e 、2.4 40MPa 下才能生成 MgH2, 0. 1MPa 时离解温度为 287 e , 且反应速度慢在 Mg-Ni 系中, 人们常添加元素 M 替代部分元素 Mg或 Ni以改善 Mg2Ni 的充放氢性能。常用部分替代 Mg 的元素有 Ag、Ti、Al、Zr、Co、Si、V、Ce、B、C, 这些元素的添加可抑制 Mg 在合金表面的氧化, 从而提高 Mg-Ni系储氢合金的循环寿命。部分替代 Ni的常用元素有 Co、Mn、Fe、W、Cu、Cr、Al、C。J. Chen 等研究了 Co、Mn 取代 Mg2Ni合金中的 Ni, 不仅可以增加合金的放电容量, 同时也延长了合金的循环寿命。单纯用一种元素取代 Mg 或Ni, 虽然合金性能有所改善, 但总体性能仍不能满足需要。因此, 许多研究者采取同时对Mg 和 Ni 进行部分取代的方法。Yuan 等制备了Mg2- xTixNi1- yCuy(0 x 2, 0 y 1) 合金, 发现该合金主相仍是Mg2Ni, 未经活化可直接吸氢, 与 Mg2Ni 相比合金的脱氢性能明显改善、抗腐蚀性能好、循环寿命延长。除 Mg-Ni合金体系外, 人们对不含镍的镁基储氢材料也进行了大量的研究, 研究范围几乎涉及到全部的金属元素和少量的非金属元素, 比较有代表性的有 Mg-Al 系和 Mg-La系。Mg-Al 系储氢合金包括 Mg3Al12 ( C) 、Mg17 Al12 ( C)、Mg2Al3( B) 3 种类型。在三元合金中比较有代表性的是Mg17Al11Ti。因为镁和镧系金属可以形成相对稳定的合金化合物, 所以 Mg-La 系也是人们研究的热点。经常见诸于报道、储氢性能较好的 Mg-La 系合金有 Mg2La、Mg12La、Mg16-La2Ni、 Mg17La1.8Ca0.2、Mg16La1.6Ca0.4Ni、Mg17La2 等。随着机械合金化技术的日益成熟, 人们把工作重点放在了镁基储氢复合材料的研究上。此类材料的特点是将某一种单质或化合物复合在镁颗粒表面, 起到吸放氢催化剂的作用,可加快吸放氢的速度, 降低其放氢温度。例如,镁与过渡金属氧化物的复合物 Mg-MgO 都具有非常好的充放氢动力学性能和较低的放氢温度;镁基纳米复合材料能在较低温度下发生快速的吸氢反应, 如纳米复合物 Mg-3N-i 2MO 是一种动力学性能较好的大容量储氢材料, 可以在较低的温度下快速吸氢。 制备镁基储氢材料主要方法有：机械合金化法、氢化燃烧合成法、放电等离子烧结法、高温熔炼法、置换扩散法和固相扩散法。 1.1.1 机械合金化 镁基储氢材料的制备采用最多的是机械合金化法。通过机械球磨可得到晶态、非晶态和准晶态的合金。通过此方法可以显著改善材料的表面特征，从而改善其吸放氢的活化性能和反应动力学，并且能降低吸放氢温度，提高储氢量。同时机械合金化法可以使熔点相差较悬殊的元素形成合金，且具有成本低、成分均匀的优点。随着燃料电池对储氢对材料要求的提高，等人采用机械合金化法制备出燃料电池用的镁粉，使镁粉的储氢量从未球磨时的（质量）提高到了球磨后的（质量）。这主要归因于球磨时产生的大量缺陷和新鲜表面利于镁在甲醇中的腐蚀。 1.1.2 氢化燃烧合成 氢化燃烧合成法是在 合金燃烧合成法的基础上发展起来的一种镁基储氢合金制备新方法。它是将镁镍混合粉末置于高压氢气中，通过合成氢化一步法，在低于温度下直接获得氢化镁镍合金，它属于一种自放热的固相反应。其反应方程式为： ，（） ，（） ， （） 以上个反应中，反应（）放出的热量最大，它在体系加热到一定温度后，在很短时间内以一种热爆方式点燃。在降温过程中，燃烧合成产物与氢气发生氢化反应生成最终的镁镍合金氢化物。该方法具有节能、省时、设备简单、化学成分容易控制的优点，且产物无需活化处理。目前利用该法已成功制备出一系列的镁基储氢材 料，如 、和 。另外，等人还成功地在无镁镍的条件 下 用 氢 化 燃 烧 合 成 法 制 备 出 储 氢 材料，其反应方程式如下： ，（），（） 借鉴以上人们的成功经验，研究人员可利用氢化燃烧合成法在无的情况下制备出 基储氢材料。 1.1.3 放电等离子烧结 放电等离子烧结是新近发展起来的一种新的材料制备方法，它具有升温速度快、烧结时间短、冷却迅速、外加压力和烧结气氛可控及节能环保等优点，可广泛用于金属材料、陶瓷材料、复合材料的制备。该方法通过在粉末间直接通入脉冲电流瞬时产生的等离子、脉冲能、脉冲压力和焦耳热使粉末表面达到高温进行烧结。等人采用放电等离子烧结制备镁基储氢材料发现：烧结的镁基储氢材料随着合金第二相含量的增加，储氢温度明显降低。在时，纯镁的储氢量几乎为，但利用等离子烧结的镁基储氢材料储氢量却达到了纯镁最高储氢量的。研究结果表明：放电等离子烧结过程中在烧结界面处产生了一种纳米级的过渡相 ，该过渡相很可能是镁基储氢材料动力学性能得到改善的原因。 1. 2 稀土系储氢材料 目前研究开发的稀土储氢合金有 AB5型、AB3型、A2B7型等，其中 AB3型、A2B7型称为多相R-Mg-Ni 系储氢合金等。AB5型稀土储氢合金是目前商业化镍氢电池普遍采用的负极材料，但目前 AB5 型储氢合金已接近其理论容量极限。R-Mg-Ni 系合金具有更高的储氢容量，但其活化性能、循环寿命等需要进一步提高，是目前稀土储氢合金研究领域的热点。 稀土系储氢合金以 LaNi5 为代表, 可用通式 AB5 表示,具有CaCu5 型六方结构。1969 年 Philips 实验室发现 LaNi5合金具有优良的吸氢特性、较高的吸氢能力、较易活化、对杂质不敏感及吸释氢不需高温高压(当放氢温度高于 40e 时放氢就很迅速) 等优良特性, 但该合金在吸氢后晶胞体积膨胀较大、易粉化、吸释氢能力过早失去, 且价格昂贵。为降低稀土合金的成本, 采用混合稀土 Mm(Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er 等) 取代 LaNi5 中的 La 而篇二：稀土元素知识学习 一、稀土元素简介 稀土，曾称稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表第族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。稀土是制造被称为“灵巧炸弹”的精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故叫“稀土”。 1.基本简介 稀土金属，或称稀土元素，是元素周期表第族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生，且具有相似的化学性质，故被认为是稀土元素。 与其名称暗示的不同，稀土元素（钷除外）在地壳中的丰度相当高，其中铈在地壳元素丰度排名第25，占0.0068%（与铜接近）。然而，由于其化学性质，稀土元素很少富集到经济上可以开采的程度。稀土元素的名称正是源自其匮乏性。人类第一种发现的稀土矿物是从瑞典伊特比村的矿山中提取出的硅铍钇矿，许多稀土元素的名称正源自于此地。 2.元素组成 稀土就是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个元素密切相关的两个元素钪(Sc）和钇(Y）共17种元素，称为稀土元素。周期系B族中原子序数为21、39和5771的17种化学元素的统称。其中原子序数为5771的15种化学元素又统称为镧系元素。 稀土元素的共性是：它们的原子结构相似；离子半径相近（REE3+离子半径1.061010m0.841010m，Y3+为 0.891010m）；它们在自然界密切共生。 稀土元素有多种分组方法，目前最常用的有两种： 两分法：铈族稀土，La-Eu，亦称轻稀土（LREE）钇族稀土，Gd-Lu+Y，亦称重稀土（HREE） 两分法分组以Gd划界的原因是：从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。而Y归入重稀土组主要是由于Y3+离子半径与重稀土相近，化学性质与重稀土相似，它们在自然界密切共生。 也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外（有的将钪划归稀散元素），划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。 三分法：轻稀土为LaNd；中稀土为SmHo；重稀土为ErLu+Y。 3.基本特性 稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素之总称。其中钷是人造放射性元素。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价+3，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。溶剂萃取和离子交换是目前分离稀土的较好方法。镧、铈、镨、钕等轻稀土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。可用氯化物和氟化物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后者则以氧化物的形式加入。 4.稀土矿物 在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。 已经发现的稀土矿物有250种以上，最重要的有氟碳铈镧矿（Ce，La）FCo3、独居石CePO4，Th3（PO4）4、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿(Y，Ce，Ca) (Nb，Ta，Ti)2O6、硅铍钇矿（Y2FeBe2Si2O10）、褐帘石（Ca，Ce）2(Al，Fe)3Si3O12、铈硅石（Ce，Y，Pr）2Si2O7?H2O。现已查明，稀土元素并不稀少，特别是中国的稀土资源十分丰富，有开采价值的储量占世界第一位。 5.元素用途 大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在0时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。 稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性极强，用途广泛。在化学工业中广泛用作催化剂。稀土氧化物是重要的发光材料、激光材料。 中国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展中国稀土工业提供了坚实的基础。 6.发展历程 稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素（Rare Earth Element）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，又很稀少，因而得名为稀土（Rare Earth，简称RE或R）。 这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林（J。Gadolin）分离出钇到1947年美国人马林斯基（J。A。Marinsky）等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁（L。E。Glendenin）和科列尔（C。D。Coryell）用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了少量的钷。 二、稀土氧化物 稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc） 和钇（Y）共17 种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。 1.氧化镧 La2O3 分子量32584，白色无定形粉末。密度651g/cm3。熔点2217。沸点4200。微溶于水，易溶于酸而生成相应的盐类。露置空气中易吸收二氧化碳和水，逐渐变成碳酸镧。灼烧的氧化镧与水化合放出大量的热。 应用领域 主要用于制造精密光学玻璃、高折射光学纤维板，适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。还用了制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。 2.氧化铈 铈的氧化物的总称。 常见者有三氧化二铈(dicerium trioxide，Ce2O3)和二氧化铈(cerium dioxide，CeO2)。在三氧化二铈与二氧化铈之间存在相当多的氧化物物相，均不稳定。三氧化二铈具有稀土倍半氧化物的六方结构。熔点2210。沸点3730。对空气敏感。在一氧化碳气氛中，1250温度下加热二氧化铈和碳粉的混合物即可制得。主要用作催化剂。二氧化铈是最重要的、具有代表性的铈的氧化物。具有萤石结构。黄色固体(纯品为白色)。熔点2600。不溶于水。难溶于硫酸、硝酸。在空气中加热铈、氢氧化铈(III)或草酸铈(III)均可制得二氧化铈。用于镜头抛光剂。二氧化铈在低温、低压下形成缺氧物相，例如 CenO2n-2(n=4，6，7，9，10，11)，通常呈蓝色。Ce6O11，蓝色固体。Ce7O12，在CeO2晶胞结构基础上短缺七分之一的氧，蓝黑色固体，熔点1000(分解)。Ce9O16暗蓝色固体，熔点625(分解)。Cel0O18，在CeO2晶脆结构基础上短缺十分之一的氧，暗蓝色固体，熔点575595(分解)。Ce11O2O，暗蓝色固体，熔点435(分解)。它们在半导体材料、高级颜料及感光玻璃的增感剂、汽车尾气的净化器方面有广泛应用。 3.氧化镨 性质：氧化镨也有多种，其中最稳定为Pr6O11，黑色三斜结构。其余为PrO1.65，体心立方。PrO1.714，斜方，PrO1.800单斜，都为黑色。制备方法同于氧化铈。可以用来制备变阻材料及颜料等。 4.氧化铷 氧化铷（Rb2O），是铷的氧化物之一，呈黄色，有很强的潮解性。铷在空气中燃烧时，主要生成的是过氧化铷，只有少量的氧化铷和超氧化铷生成。当金属铷被露置于空气中时，它会很快氧化，失去金属光泽，并产生一系列有颜色的氧化产物。其中生成了铷的低氧化物，例如青铜色的Rb6O和红棕色的Rb9O2。铷最终的氧化产物主要是过氧化铷。 三、17种稀土元素简介 镧 镧：原子序数57，原子量138.9055，元素名来源于希腊文，原意是“隐蔽”。 镧1839年瑞典化学家莫桑德尔从粗硝酸铈中发现镧，并确认是一种新元素。镧在地壳中的含量为0.00183%，是稀土元素中含量最丰富的一个。镧有两种天然同位素：镧139和放射性镧138。银白色的软金属，有延展性。化学性质活泼。易溶于稀酸。在空气中易氧化；加热能燃烧，生成氧化物和氮化物。在氢气中加热生成氢化物，在热水中反应强烈并放出氢气。镧存在于独居石沙和氟碳铈镧矿中。易溶于稀酸。镧为可锻压、可延展的银白色金属，质软可用刀切开；熔点921C，沸点3457C，密度6.174克/厘米3。镧化学性质活泼，在干燥空气中迅速变暗，在冷水中缓慢腐蚀，热水中加快；镧可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等反应；镧的化合物呈反磁性。高纯氧化镧可用于制造精密透镜；镧镍合金可做储氢材料，六硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。 铈篇三：17种稀土元素 17种稀土元素的应用领域 稀土的分类 1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 镧（La） 【ln】： 镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与超级钙的美称。 铈（Ce）【sh】： 1，铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨。2，目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。3，硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。4，Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨 （Pr） 【p】： 1，镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。2，用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。3，用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。4，镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。钕（Nd） 【n】： 钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代永磁之王，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.52.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。 钐（Sm）【shn】： 钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系，后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑，主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。 铕（Eu）【yu】： 氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。 铒（Er） 【r】 氧化铒主要用作钇铁柘榴石掺入剂和核反应堆的控制材料。也可用于制造特种发光玻璃和吸收红外线的玻璃。还用作玻璃着色剂，使玻璃呈玫瑰红色。仅有Er2O3一种稳定的化合物。是体心立方和单斜两种结构的粉状物。Er2O3磁矩也较大，为9.5M.B.。其他性质及制备方法同于镧系元素。制做粉红色玻璃。 钆（Gd） 【g】： 1，其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振（NMR）成像信号。2，其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。3，在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。4，在无Camot循环限制时，可用作固态磁致冷介质。5，用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂，以保证核反应的安全。6，用作钐钴磁体的添加剂，以保证性能不随温度而变化。另外，氧化钆与镧一起使用，有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。 在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用，现已取得突破性进展，室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。 铽（Tb） 【t】： 1，荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂，如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质，在激发状态下均发出绿色光。2，磁光贮存材料，近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模，用Tb-Fe非晶态薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高1015倍。3，磁光玻璃，含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，更是开辟了铽的新用途，当Terfenol置于一个磁场中时，其尺寸的变化比一般磁性材料变化大这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、机构和飞机太空望远镜的调节 机翼调节器等领域。 镝（Dy）d： 1，作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用，在这种磁体中添加23%左右的镝，可提高其矫顽力，过去镝的需求量不大，但随着钕铁硼磁体需求的增加，它成为必要的添加元素，品位必须在9599.9%左右，需求也在迅速增加。2，镝用作荧光粉激活剂，三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子，它主要由两个发射带组成，一为黄光发射，另一为蓝光发射，掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。3，镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁（Terfenol）合金的必要的金属原料，能使一些机械运动的精密活动得以实现。4，镝金属可用做磁光存贮材料，具有较高的记录速度和读数敏感度。5，用于镝灯的制备，在镝灯中采用的工作物质是碘化镝，这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点，已用于电影、印刷等照明光源。6，由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性，在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。7，Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展，镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。 钇（Y）【y】 钇金属主要用作钇铁柘榴石添加剂和核反应堆控制材料，也用于制造特种发光玻璃和吸收红外线的玻璃，还用作玻璃着色剂。由硝酸铒或硫酸铒溶液与碱反应后，经分离、灼烧而得。仅有Er2O3一种稳定的化合物。是体心立方和单斜两种结构的粉状物。Er2O3磁矩也较大，为9.5M.B.。其他性质及制备方法同于镧系元素。制做粉红色玻璃。 氧化钇可制特种玻璃及陶瓷，并用作催化剂。主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料（单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物），也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料，以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。 钬（Ho） 【hu】 钬Ho是稀土元素，目前钬的主要用途有： (1)、用作金属卤素灯添加剂，金属卤素灯是一种气体放电灯，它是在高压汞灯基础上发展起来的，其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质是碘化钬，在电弧区可以获得较高的金属原子浓度，从而大大提高了辐射效能。 (2)、钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂； (3)、掺钬的钇铝石榴石（Ho:YAG）可发射2m激光，人体组织对2m激光吸收率高，几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时，不但可以提高手术效率和精度，而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可消除脂肪而不会产生过大的热量，从而减少对健康组织产生的热损伤，据报道美国用钬激光治疗青光眼，可以减少患者手术的痛苦。中国2m激光晶体的水平已达到国际水平，应大力开发生产这种激光晶体。 (4)、在磁致伸缩合金Terfenol-D中，也可以加入少量的钬，从而降低合金饱和磁化所需的外场。 (5)、另外用掺钬的光纤可以制作、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。 铥（Tm） 【di】 镱 （Yb） 【y】 金属镱为银灰色，有延展性，质地较软，室温下镱能被空气和水缓慢氧化。与钐和铕相类似样，镱属于变价稀土，除通常呈正三价外，也可以呈正二价状态。由于这种变价特性，制备金属镱不宜用电解法，而采用还原蒸馏法进行制备和提纯。通常以金属镧为还原剂，利用镱金属高蒸汽压和镧金属低蒸气压的差别进行还原蒸馏。也可以采用铥镱镥富集物为原料，以金属镧为还原剂，在1100和0.133Pa的高温真空条件下，通过还原-蒸馏的方法直接提取金属镱。象钐和铕一样，镱也可采用湿法还原进行分离和提纯。通常采用铥镱镥富集物为原料，溶解后将镱还原成二价状态，造成显著的性质差异后将其与其它三价稀土进行分离。制取高纯氧化镱通常采用萃取色层法或离子交换法。 镱作为重稀土元素，由于可利用的资源有限，产品价格昂贵，限制了其用途研究。随着光纤通讯和激光等高新技术的出现，镱才逐渐找到大显身手的应用舞台。 最近用途近年来，镱在光纤通讯和激光技术两大领域崭露头角并得到迅速发展。 随着“信息高速公路”的建设发展，计算机网络和长距离光纤传输系统对光通讯用的光纤材料性能要求越来越高。镱离子由于拥有优异的光谱特性，可以象铒和铥一样，被用作光通讯的光纤放大材料。尽管稀土元素铒至今仍是制备光纤放大器的主角，但传统的掺铒石英光纤增益带宽较小（30nm），已难以满足高速大容量信息传输的要求。而Yb3+离子在980nm附近具有远大于Er3+离子的吸收截面，通过Yb3+的敏化作用和铒镱的能量传递，可使1530nm光得到大大加强，从而大大提高光的放大效率。 近年来，铒镱共掺的磷酸盐玻璃受到越来越多研究者的青睐。磷酸盐和氟磷酸盐玻璃具有较好的化学稳定性和热稳定性，并具有较宽的红外透过性能和大的非均匀展宽特性，是宽带高增益掺铒放大光纤玻璃的理想材料。若在其中引入Yb3+离子，制成铒镱共掺光纤，就可大大改善光纤放大性能。中国研制的高浓度铒镱共掺磷酸盐光纤（纤芯直径7m、数值孔径为0.2）适用于全波放大器。利用980nm半导体激光器，在1.5m的通信窗口对小信号实现了3.8dB的净增益，单位长度增益达2.5dB/cm，比目前商用石英放大器高出两个数量级。 掺Yb3+光纤放大器可以实现功率放大和小信号放大，因而可用于光纤传感器、自由空间激光通信和超短脉冲放大等领域。 中国目前已建成世界上单信道容量最大、速率最快的光传输系统，拥有世界上最宽的信息高速公路。掺镱和其它稀土的光纤放大及激光材料在其中均发挥了关键性巨大的作用。镱的光谱特性还被用作优质激光材料，既被用作激光晶体，也被用作激光玻璃、和光纤激光器。 掺镱激光晶体作为高功率激光材料已形成一个庞大的系列，包括有掺镱钇铝石榴石（Yb：YAG）、掺镱钆镓石榴石（Yb：GGG）、掺镱氟磷酸钙（Yb：FAP）、掺镱氟磷酸锶（Yb：S-FAP）、掺镱钒酸钇（Yb：YV04）、掺镱硼酸盐和硅酸盐等。 半导体激光器（LD）是固体激光器的一种新型泵浦源。Yb：YAG具有许多特点适合高功率LD泵浦，已成为大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S-FAP晶体将来有可能用作实现激光核聚变的激光材料，引起人们的关注。在可调谐激光晶体中，有掺铬镱钬钇铝镓石榴石（Cr，Yb，Ho：YAGG），其波长在2.843.05m之间连续可调。据统计，世界上用的导弹红外寻弹头大部分是采用3-5m的中波红外探测器，因此研制Cr，Yb，Ho：YSGG激光器，可对中红外制导武器对抗提供有效干扰，具有重要的军事意义。 目前中国在掺镱激光晶体（Yb:YAG、Yb:FAP、Yb:SFAP等）方面，已取得一系列具有国际先进水平的创新性成果，解决了晶体的生长以及激光快速、脉冲、连续、可调节输出等多项关键技术，研究成果已在国防、工业和科学工程等方面获得实际应用，掺镱晶体产品已出口美国、日本等多个国家与地区。 镱激光材料的另一个大类是激光玻璃。已开发出锗碲酸盐、硅铌酸盐、硼酸盐和磷酸盐等多种高发射截面的激光玻璃。由于玻璃易成型可以制成大尺寸，并具有高光透和高均匀性