稀土功能材料及应用
稀土功能材料的制备与应用
稀土功能材料的制备与应用稀土功能材料是一种具有特殊功能的材料，由稀土元素组成，广泛应用于电子、光电、磁性、催化等领域。
本文将探讨稀土功能材料的制备方法以及在不同应用领域的应用。
1. 稀土功能材料的制备方法稀土功能材料的制备主要通过物理、化学和生物方法。
其中，物理方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法和气相沉积法。
沉淀法是较为常见的制备方法，通过混合适量的稀土溶液和沉淀剂，在适当的条件下形成沉淀，经过分离、洗涤和干燥等步骤制得稀土功能材料。
溶胶-凝胶法是一种溶液凝胶形成材料的方法，通过混合稀土溶液和凝胶剂，在适当温度下形成凝胶，然后通过热处理得到稀土功能材料。
气相沉积法是通过在高温下使气态稀土在基底上沉积形成材料。
化学方法包括水热合成、溶剂热法和溶胶-凝胶法等。
生物方法则是利用生物体提取稀土元素，通过后续处理得到稀土功能材料。
2. 稀土功能材料在电子领域的应用稀土元素的特殊电子结构赋予了稀土功能材料在电子领域中的重要应用价值。
稀土功能材料常用于制备发光二极管(LED)、太阳能电池和薄膜晶体管等器件。
例如，稀土离子在LED器件中起到发光剂的作用，通过不同的稀土元素组合，可以实现不同颜色的发光效果。
稀土功能材料还可用于电池材料，提高电池的能量密度和循环寿命。
3. 稀土功能材料在光电领域的应用稀土功能材料在光电领域中具有广泛的应用，例如在激光技术、光传感器和光纤通信等领域。
稀土功能材料可用于制备激光材料，通过适当的离子掺杂和晶体结构设计，可以实现不同波长的激光发射。
在光传感器方面，稀土功能材料还可用于制备高灵敏度的光传感器，广泛应用于环境监测、生物传感和安防等领域。
4. 稀土功能材料在磁性领域的应用稀土功能材料在磁性领域中具有重要的应用价值。
稀土磁体是目前应用最广泛的磁性材料之一，用于制备永磁材料和磁记录材料等。
稀土磁体具有高矫顽力和高矫顽力的特点，可用于制备小型和高性能的电机、声学设备和磁存储器等。
总之，稀土功能材料的制备和应用涉及广泛的领域，为电子、光电、磁性、催化等行业的发展做出了重要贡献。
稀土功能材料
稀土功能材料稀土功能材料是一类具有特殊功能和广泛应用领域的材料，其主要成分为稀土元素及其化合物。
稀土功能材料具有独特的磁、光、电、声、热等物理性能，被广泛应用于电子信息、光电通信、新能源、环境保护等领域。
本文将就稀土功能材料的分类、性能及应用进行详细介绍。
首先，稀土功能材料可以分为磁性、光学、电学、声学、热学等多个类别。
其中，磁性稀土功能材料主要包括永磁材料、铁磁材料和磁光材料，具有高磁导率、低磁损耗、良好的磁学稳定性等特点；光学稀土功能材料主要包括发光材料、荧光材料和光学玻璃，具有发光强度高、发光时间长、抗辐照性能好等特点；电学稀土功能材料主要包括铁电材料、压电材料和电光材料，具有高介电常数、低介电损耗、良好的电学稳定性等特点；声学稀土功能材料主要包括声表面波材料和声光材料，具有声波传输效率高、频率稳定等特点；热学稀土功能材料主要包括热电材料和热光材料，具有热电转换效率高、热光转换效率高等特点。
其次，稀土功能材料具有多种优异的性能。
例如，永磁材料具有高磁能积、高矫顽力、高抗腐蚀性等特点；铁电材料具有高介电常数、压电常数大、压电应变大等特点；发光材料具有发光效率高、发光波长可调、发光寿命长等特点；热电材料具有热电转换效率高、温度稳定性好等特点。
这些优异的性能使稀土功能材料在各个领域得到了广泛的应用。
最后，稀土功能材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在电子信息领域，稀土功能材料被广泛应用于电子元器件、磁存储材料、光学器件等方面；在新能源领域，稀土功能材料被应用于太阳能电池、燃料电池、热电材料等方面；在环境保护领域，稀土功能材料被应用于污水处理、固体废物处理、环境监测等方面。
可以看出，稀土功能材料在现代科技和工业生产中具有不可替代的重要作用。
总之，稀土功能材料以其独特的性能和广泛的应用领域，成为当今材料科学领域的研究热点之一。
随着科技的不断发展，相信稀土功能材料将会在更多领域展现出其巨大的应用潜力，为人类社会的进步和发展作出更大的贡献。
稀土的用途和功能
稀土的用途和功能稀土是指在地壳中含量非常少的金属元素的总称，包括17种元素，如钍、镧、铕等。
虽然它们的含量很少，但是它们在现代科技和工业中扮演着非常重要的角色。
稀土具有多种用途和功能，以下将详细介绍一些主要的应用领域。
首先，稀土在电子产业中扮演着重要的角色。
由于稀土元素在电子能级结构中的特殊性质，它们被广泛应用于电子元器件制造中。
例如，镧和钕可用于制造磁体，使电子设备具有更高的性能；铽和镧可用于制造高压放电管，保证照明设备的高强度发光。
稀土的使用不仅提高了电子设备的性能，还延长了器件的寿命。
其次，稀土在环保技术中起着重要作用。
目前，环境污染越来越严重，稀土被广泛应用于相关环境治理技术中。
以稀土催化剂为例，它们可以降低汽车尾气中的有害排放物，减少空气污染和温室气体排放。
此外，稀土还可以用于废水处理，通过稀土复合材料对废水中的有害物质进行吸附和分解，达到净化水质的目的。
稀土也在冶金工业中发挥着重要的作用。
稀土在钢铁冶炼中作为添加剂，可以提高钢材的脆性和耐热性。
此外，稀土也被广泛应用于钢铁合金制造、真空冶炼和粉末冶金等方面，提高了冶金工业的生产效率和产品质量。
另外，稀土还在能源领域中具有重要作用。
稀土材料可以用于制造高温超导体，提高电能传输效率，从而减少能源损耗。
此外，稀土也被应用于制造太阳能电池和燃料电池等清洁能源设备，推动可再生能源的发展。
最后，稀土还在其他众多领域中有重要的应用。
它们可以用于制造光学玻璃和陶瓷材料，提高材料的硬度和透明度。
稀土还被广泛应用于生物医药、激光技术、涂料、化肥、玩具和珠宝等领域。
总之，稀土作为非常重要的战略资源，具有广泛的用途和功能。
它们在电子产业、环保技术、冶金工业、能源领域以及其他许多领域中扮演着不可替代的角色。
为了合理利用稀土资源和保护环境，人们需要加强稀土资源开发与利用的研究，推动稀土产业的发展和创新。
稀土功能材料
稀土功能材料稀土功能材料是一类具有特殊物理、化学性质和广泛应用前景的材料。
稀土元素是化学元素周期表中的一类元素，包括镧系元素和钪系元素。
它们在材料科学领域中具有重要的地位，因为它们具有独特的电子结构和磁性特性，可以被应用于光学、磁学、电子学等多个领域。
稀土功能材料在光学领域中有着广泛的应用。
稀土元素可以被用来制备各种发光材料，如氧化镓掺杂稀土发光材料、氧化铟掺杂稀土发光材料等。
这些发光材料可以被用于LED照明、显示器件、激光器件等领域，具有很高的应用价值。
此外，稀土元素还可以被用来制备光学玻璃、光学陶瓷等材料，用于制备各种光学器件。
在磁学领域中，稀土功能材料也发挥着重要的作用。
稀土元素具有很强的磁性，可以被用来制备各种永磁材料、软磁材料等。
永磁材料可以被应用于电机、发电机、传感器等设备中，具有很高的磁化强度和磁能积。
而软磁材料则可以被用来制备变压器、电感器等电磁器件，具有很高的磁导率和低的磁滞回线。
在电子学领域中，稀土功能材料也有着重要的应用。
稀土元素可以被用来制备各种半导体材料、电子陶瓷材料等。
这些材料可以被用来制备各种电子器件、电路器件等，具有很高的电子性能和稳定性。
此外，稀土元素还可以被用来制备电子浆料、电子封装材料等，用于电子器件的制备和封装。
总的来说，稀土功能材料具有很高的应用价值和广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，稀土功能材料将会在各个领域中发挥着越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
希望未来能够有更多的科研人员投入到稀土功能材料的研究和应用中，为这一领域的发展注入更多的活力和创新力。
稀土材料的光谱研究及应用
稀土材料的光谱研究及应用光谱研究是一种分析微观结构和物质性质的方法，也是现代材料科学发展的重要领域之一。
稀土材料作为一种特殊的功能材料，在光谱研究和应用中发挥着重要的作用。
本文将从稀土材料的分类、光谱研究方法及其应用等方面详细介绍稀土材料的光谱研究及应用。
一、稀土材料的分类稀土元素是指周期表中的镪(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、钇(Y)、镱(Yb)、铥(Tm)这14种元素和其相邻的2个元素镨(Pr)和掺入的铥质钨等元素。
其中，钕、铕、钆、铽、镝、铒、铥、镱和铈是常见的稀土元素。
而稀土材料是指由稀土元素组成的多种化合物、合金、氧化物、陶瓷和玻璃等复杂的功能材料。
按照晶体结构和化学成分的不同，稀土材料可以分为单晶体、多晶体、氧化物、复合材料和配合物等多种类型。
二、光谱研究方法1. 紫外可见光谱紫外可见光谱是一种常用的分析稀土元素的方法。
由于稀土元素处于内层电子结构中，紫外光和可见光能激发其价电子到空轨道上，形成特有的吸收峰。
利用紫外可见光谱，可以准确测定稀土元素在材料中的含量，刻画其能级结构，研究其光物理和电子结构等性质。
2. 荧光光谱稀土材料具有良好的荧光性能，能够产生强烈的荧光信号。
荧光光谱是一种研究稀土材料光物理性质的方法。
在荧光光谱中，稀土材料受到光激发后会发生荧光发射，光谱图中的峰值位置和强度反映了材料的激发态和发射态能级差异。
荧光光谱可用于研究稀土材料的荧光增强机制，设计高效的荧光探针和显微成像材料等。
3. 磁共振光谱磁共振光谱是一种测量物质中核自旋共振信号的方法。
在稀土元素中，具有自旋磁矩的核子有Nd、Gd、Tb、Dy中的一些同位素，可以利用核磁共振谱(NMR)和电子顺磁共振谱(EPR)技术，研究稀土材料的晶体结构、分子构型和磁学行为等。
三、稀土材料的应用稀土材料的应用领域非常广泛，涉及光电、催化、生物医学、环境保护、新能源等多个方面。
稀土功能材料简介
稀土功能材料简介稀土元素具有独特的原子结构和化学性质，可以制备出多种具有特殊性能的功能材料。
本文将介绍一些主要的稀土功能材料。
1.稀土永磁材料稀土永磁材料是指利用稀土元素制成的永久磁性材料，具有高磁能积、高矫顽力和高最大磁能积等特点。
常见的稀土永磁材料包括钐钴永磁体和钕铁硼永磁体等。
2.稀土发光材料稀土发光材料是指利用稀土元素具有的独特电子结构，在激发条件下能够发出不同颜色和波长的光。
常见的稀土发光材料包括荧光粉、激光晶体和电致发光材料等。
3.稀土催化材料稀土催化材料是指利用稀土元素的化学活性，在催化剂或助剂中发挥作用，提高反应效率和产率。
常见的稀土催化材料包括汽车尾气处理催化剂、石油裂化催化剂等。
4.稀土超导材料稀土超导材料是指利用稀土元素的超导性能，在低温下具有零电阻和完全抗磁性。
常见的稀土超导材料包括镧钡铜氧化物等。
5.稀土储氢材料稀土储氢材料是指利用稀土元素的储氢性能，在吸氢状态下能够将氢气储存起来，并且可以在需要时释放出来。
常见的稀土储氢材料包括镧镍合金等。
6.稀土磁致伸缩材料稀土磁致伸缩材料是指利用稀土元素的磁致伸缩性能，在磁场作用下能够产生伸缩变化。
常见的稀土磁致伸缩材料包括铽铁氮合金等。
7.稀土抛光材料稀土抛光材料是指利用稀土元素的化学稳定性和微粒大小，在抛光液中发挥作用，使表面更加光滑亮丽。
常见的稀土抛光材料包括氧化铈颗粒等。
8.稀土玻璃添加剂稀土玻璃添加剂是指利用稀土元素的玻璃形成能力，在玻璃制造过程中改善玻璃的性能和光学性质。
常见的稀土玻璃添加剂包括镧玻璃、铈玻璃等。
《稀土在功能材料中的应用》
石油化工：稀土元素具有高氧化能和高电荷的大 离子，很容易获得和失去电子。因而广泛用做催化 剂。石油工业中的稀土分子筛裂化催化剂活性高、 选择性好、汽油生产率高。 玻璃工业：稀土在玻璃工业中的应用主要为三个 方面：玻璃着色、玻璃脱色、制造特种性能玻璃。 稀土光学玻璃（镧玻璃等）可提高折射率、降低色 散、增加抗腐蚀性，广泛用做各种透镜和高级照相 机、摄像机镜头。
4.我国稀土产品发展概况
自1986年以来，我国稀土产量已经超过美国，成 为世界第一的稀土生产大国，目前我国稀土产量已 占世界总产量的70%，已能够生产近千个规格的 400多种稀土产品，产品结构正从初级产品向高纯、 高附加值、单一稀土方向发展，单一稀土化合物和 金属的产量占总商品量的30%以上。稀土应用技术 日益成熟、应用范围不断扩大。具有“工业味精” 之称的稀土元素由于其特殊的性能，已广泛应用于 传统产业领域，同时稀土功能材料已逐步成为信息、 生物、新能源、新材料等高新技术领域中的关键材 料。
3.稀土在传统产业领域中的应用
农业：稀土是植物生长、生理调节剂，对农作物 具有增产、改善品质、增强抗旱抗涝抗伏倒抗病能 力等作用，低毒或无毒，对人畜无害，无环境污染。 其应用涉及粮食作物、蔬菜、水果、牧草及养鱼养 鸡等畜牧业。
冶金工业：钢中加入少量稀土，能起到脱氧、脱 硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，显著提高 钢的强度和韧性；不锈钢中加入少量稀土，能提高 其耐热耐蚀性，防止热加工裂纹；少量稀土可使合 金钢强度显著提高、能降低石墨对铸铁基体的分割 破坏作用；高活性的稀土加入到有色金属及合金中， 可以去除残留气体和有害杂质、细化组织、改善合 金组织形态、形成金属间化合物、产生固溶强化、 提高耐热性（再结晶温度）、改善工艺性能（减少 偏析、气孔、缩水、表面裂纹）。
稀土功能材料性质及用途
稀土功能材料性质及用途材料是人类生产、生活的物质基础，材料创新是直接推动社会发展的动力之一。
新材料的不断出现推动了人类历史的前进，也促进了技术的发展和产业的升级。
近十年以来，世界材料产业的产值以每年约30%的速度增长。
当前，微电子、光电子、新能源、化工新材料成为了研究最活跃、发展最快、应用前景最为投资者所看好的新材料领域。
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稀土功能材料元素系典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。
稀土功能材料元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土功能材料的许多独特性质，又决定着它们的应用。
稀土功能材料的应用开始于19世纪末，经历了60多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。
20世纪50年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展，近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品，从而为稀土的应用奠定了基础。
近十年，稀土功能材料广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。
在冶金工业方面：稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中，能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
在石油化工方面：用稀土功能材料制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好，抗重金属中毒能力强的优点；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气特比镍铝催化剂大1.5倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土－三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点。
在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显象管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以减轻釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被广泛用于陶瓷工业。
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传统产业：
冶金机械、玻璃陶瓷、石油化工、农业以及
轻工印染。90％
高新技术产业：
磁性材料、稀土荧光，发光材料、贮氢材料、
汽车尾气净化用催化材料、稀土功能陶瓷材料等。
10％ 对推动高新技术产业发展以及稀土产业本身的 发展有重大意义。
一、传统领域中的应用 1.冶金行业
稀土最早应用于冶金等传统领域，利用稀 土金属的高活泼性，使其有效地去除氮、 氧、硫及其它有害杂质，起到净化金属的 作用；通过控制硫化物及其它化合物形态， 起到变质、细化晶粒和强化基体的作用。
4.稀土农用
特色产业： 目前仅中国将稀土用作植物生长的生 理调节剂，每亩农田仅施15～20g （REO），可使粮食作物增产10％，经济 作物增产15%。是我国第三大稀土消耗市 场。
5.轻工印染
稀土催干剂 PVC加工用稀土稳定剂 稀土无机颜料和涂料 助染剂 皮革鞣制
二、高新技术产业中的应用 1.稀土磁性材料
1.1 稀土元素概述 1.2 稀土矿物资源 1.3稀土工业概况 1.4稀土材料应用现状和展望
1.1 稀土元素概述 Introduction of rare earth elements
1.1.1稀土元素 稀土的英文是Rare Earths，18世纪得 名，“稀”原指稀贵，“土”是指其氧化 物难溶于水的“土”性。其实稀土元素在 地壳中的含量并不稀少，性质也不象土， 而是一组活泼金属，“稀土”之称只是一 种历史的习惯。根据国际纯粹与应用化学 联合会IUPAC 推荐，把57至71的15个元素 称为镧系元素，用Ln表示，它们再加上钪、 钇 称为稀土元素，用RE表示 。
镧系收缩， 稀土离子性 质不同
• 稀土离子水解程度 • 采用混合稀土金属制备金属Sm
变价性 质：Ce, Eu，Yb
• 其氧化还原性质可用作脱色剂，防辐射材 料，稀土提取分离等
1.2 稀土矿物资源
稀土元素在地壳中的分布很广，数量也不 少，17中稀土元素的总量在地壳中占 0.0153%，即153g/t。
Rare Earth Functional Materials
主讲人：李霞
2011. 3
课程说明
专业必修课 社 学时：48 学分：3 周次：3-15 compulsory course
教材：刘光华 “稀土材料学” ，化学工业出版
结课要求：闭卷考试 examination
中东有石油 中国有稀土
Rare earth magnetic materials
包括稀土永磁材料、磁致伸缩材料、磁致冷 材料、磁光存贮材料与稀土巨磁阻材料等。 磁性材料现状：磁性材料磁体的生产主要集 中在亚洲。日本和欧美的铁氧体磁体制造业 向中国转移。 预测2010年中国的铁氧体磁体的产量将是全 球产量的60％，NdFeB占全球的80％。
主要应用于灯用稀土荧光材料、显示用发光 材料、光通讯和光存储领域。 稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出 而产生的，因激发方式不同，发光可区分为 光致、阴极射线、电致、放射性和X光发光 等。稀土发光具有吸收能力强，转换效率高， 可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可 见光区有很强的发射能力等优点。稀土发光 材料已广泛应用在彩电显像管、计算机显 示器、稀土三基色节能灯、PDP等离子显 示屏。
稀土磁性材料 稀土发光和激光材料 稀土永磁材料，磁致伸缩材料，巨磁阻材 料，稀土磁光材料，磁制冷材料 稀土4f电子在不同能级之间跃迁
铈组轻稀土制备特种玻璃，稀土掺杂制备 陶瓷材料 特种玻璃和高性能陶瓷
稀土储氢材料
稀土催化材料 稀土核材料
稀土与过渡族元素的化合物MMNi5及LaNi5 汽车尾气净化 具有不同的热中子俘获界面和许多其他性能
稀土元素在地壳中的分布特点：
①稀土元素在地壳中的总分布为0.0153%， 其丰度比一些常见元素还要多，如比锌大 3倍，比铅大9倍，比金大3万倍。就单一 元素来说，分布最多的是Ce，其次是Y， Nd，La等，多数稀土元素比锑和钨还要 高。 ②在地壳中铈组元素的丰度比钇组元素要 大。前者在地壳中的丰度为101g/t. ③稀土元素的分布是不均匀的，一般原子 序数为偶数的元素其含量较相邻的奇数元 素的含量大。
世界稀土资源概况
稀土元素在地壳中的分布十分广泛，其储 量也很大，根据美国地质局调查报告统计 数字表明，世界稀土资源又有了新的增长， 世界各国稀土资源储量、远景储量和矿产 量如图：
1.4稀土材料应用现状和展望
稀土的“工业维生素”作用正日益体现在新型功能材料上 Industrial vitamin
5.稀土功能陶瓷材料
Rare earth functional ceramics
包括绝缘材料、电容器介电材料、铁电和 压电材料、半导体材料、超导材料、电光 陶瓷材料、热电陶瓷材料、化学吸附材料、 固体电解质材料等。 主要应用于压电陶瓷、导电陶瓷、介电陶 瓷、敏感陶瓷中，改变和提高各种性能。 PZT锆钛酸铅压电陶瓷
3.稀土贮氢材料
Rare earth hydrogen storage material
定义：人们很早就发现，稀土金属与氢气反 应生成稀土氢化物REH2，这种氢化物加热 到1000℃以上才会分解。而在稀土金属中加 入某些第二种金属形成合金后，在较低温度 下也可吸放氢气，通常将这种合金称为贮氢 合金。在已开发的一系列贮氢材料中，稀土 系贮氢材料性能最佳，应用也最为广泛。 镍氢电池已经广泛应用于移动通讯、笔记本 电脑、摄像机、电动工具等。
4.汽车尾气净化用催化剂材料
Catalyst materials of Purify the automobile exhaust
我国拥有汽车量再以很高的速度增加，同 时也带来了一系列环境问题。稀土汽车尾 气净化用催化剂不仅可以节约铂、铑等贵 金属，也能降低成本，将成为新的经济增 长点。 在美国，汽车尾气净化用催化剂是最大的 稀土用户。1996年占总用量的45％。远 高于稀土的第二用量石油裂化催化剂 （24％）。
化学性质：
1、与氧作用 CeO2，Pr6O11，Tb4O7 2、与氢作用
RE H 2 REH2 （贮氢材料）
250~300
稀土元素特征的材料学应用
内层未 充满4f电 子轨道 易与过渡 金属元素 形成金属 间化合物
• 磁性材料是利用未成对的4f电子的自旋排列 • 发光是利用4f轨道间的能级跃迁 • 玻璃陶瓷利用其4f电子对光的吸收性质
目前主要应用于计算机磁盘驱动器、音圈 马达、核磁共振成像装置、电机制造业及 音响装置、磁致冷等高新技术领域，此外 还在磁悬浮列车和其它光电子等高新技术 领域中有着广泛的应用前景。
2.稀土荧光、发光材料
Rare earth fluorescence, luminescence materials
1.1.3 稀土元素基组态电子结构：
Electronic structure of rare earth-based configuration
(1)电子结构： Sc:[Ar]3d14s2 Y:[Kr] 4d15s2 La:[Xe] 5d16s2 Ce:[Xe]4f1 5d16s2 Pr:[Xe]4f3 6s2 Nd:[Xe]4f4 6s2 Pm:[Xe]4f5 6s2 Sm:[Xe]4f6 6s2 Eu:[Xe]4f7 6s2
Tb4+: [Xe]4f7 Dy4+: [Xe]4f8
Tm2+: [Xe]4f13 Yb2+: [Xe]4f14
1.1.4 稀土元素的物理化学性质
物理性质：
晶体结构（密排六方或面心立方） 熔点（重稀土＞轻稀土） 沸点（重稀土＜a，Lu外）
稀土在钢铁中最重要的应用是作为钢中的添加剂 和铸铁的球化剂。 作为添加剂，加入钢中，可提高强度、抗氧化性 和耐磨性；加入铸铁中，提供好高温下的机械性 能和韧性；加入铝导线中，提高导电率、强度和 可加工性能；在铝、镁、锌、镍、钛、铜中加入 少量稀土，可生产特种合金；利用稀土的活泼性， 还可用于制造打火石和各种军用发火合金等等。 添加0.15%~0.25%稀土的铝合金导线，其导电率 可提高1％～3％。
Gd:[Xe]4f7 5d16s2 Gd3+: [Xe]4f7 Tb:[Xe]4f96s2 Tb3+: [Xe]4f8 Dy:[Xe]4f106s2 Dy3+: [Xe]4f9 Ho:[Xe]4f116s2 Ho3+: [Xe]4f10 Er:[Xe]4f126s2 Er3+: [Xe]4f11 Tm:[Xe]4f136s2 Tm3+: [Xe]4f12 Yb:[Xe]4f146s2 Yb3+: [Xe]4f13 Lu:[Xe]4f14 5d16s2 Lu 3+: [Xe]4f14
• 钐钴合金，钕铁硼合金永磁材料 • LaNi5,La2Mg15Ni2,贮氢材料
具有相 似且异 常活泼 的化学 性质
• 极易与O,H,S,N作用生成相应的稳定化合物
• 还原剂，在冶金中作脱氧剂和脱硫剂 • 熔点低，燃烧放热，制造打火石和军用发火合金材料
稀土元素特征的材料学应用
中子俘获 截面大
• 核工业材料
Sc3+:[Ar]3d04s0 Y3+: [Kr] 4d05s0 La3+:[Xe] 5d06s0 Ce3+: [Xe]4f1 Ce4+: [Xe]4f0 Pr3+: [Xe]4f2 Pr4+: [Xe]4f1 Nd3+: [Xe]4f3 Pm3+: [Xe]4f4 Sm3+: [Xe]4f5 Sm2+: [Xe]4f6 Eu3+: [Xe]4f6 Eu2+: [Xe]4f7