文档介绍：稀土在材料中的应用进展
稀土,是元素周期表第Ⅲ族副族元素有钪、钇和镧系元素共17种化学元素组成。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。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、农业,环境保护等领域。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。我的稀土分离冶炼技术;同时,稀土永磁、储氢、发光等功能材料的性能也比较先进,产量约占世界的80%,推动了我国风电发电机、电动汽车产业的高速发展,为我国国民经济和高新技术产业的发展作出了重要贡献。稀土产业已经成为我国重要的战略核心产业之一,也是我国为数不多的在国际上具有重要地位和较大影响的产业之一。
传统稀土冶金方法有两种,即湿法冶金和火法冶金。湿法冶金属化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分解(一般酸法,碱法和氯化分解)、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔。火法冶金工艺过程简单,生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。
近来,稀土在催化材料方面应用广泛,化石燃料催化燃烧,机动车尾气的催化净化,有毒有害废气的治理,C1化工,固体氧化物燃料电池及移动制氢稀土催化理论方面的研究等方面的应用和研究。。从20世纪60年代中期开始,国内外对稀土化合物的催化性质进行了广泛的研究,稀土催化材料按其组成大致可分为:稀土复合氧化物,稀土(贵)金属,稀土分子筛等。研究表明,稀土在催化剂中的存在可以(1)提高催化剂的储氧能力;(2)提高活性金属的分散度,改善活性金属颗粒界面的催化活性;(3)降低贵金属用量;(4)提高Al2O3等材料的热稳定性;(5)促进水气转化和蒸汽重整反应; (6)高晶格氧的活动能力等,从而使催化剂的性能得到显著提高。稀土在汽车尾气催化剂中的应用研究也是近来关于稀土的前景之一,稀土材料铈、镧等在汽车尾气方面的应用。稀土在汽车尾气催化剂中的作用机理:
稀土La、Y、Ce等的氧化物在汽车催化剂载体热稳定性和机械强度方面发挥了至关重要的作用。谭宇新等1的实验表明La3 +、Ce3 +半径大、熔点高在三效催化剂表面富集可促进Pd的分散并能防止Pd晶粒的长大和流失同时还能抑制γAl2O3的相变对单Pd三效催化剂起到很好的热稳定作用。CeO2加入可以补强铝酸盐石灰和熔融硅所形成的网状结构提高催化剂载体的压缩强度。CeO2作为储氧物质在发动机瞬时富油而造成废气瞬时缺氧时四价Ce可变成三价Ce释放出O2当发动机瞬时贫油而造成的废气瞬时富氧时三价Ce又结合O2而转化为四价态的Ce。CeO2可以提高汽车尾气中的水煤气转化反应主要是碱性的CeO2改变Al2O3表面上的酸点从而加强它对水蒸气的吸附在稀土氧化物中碱性更强的氧化镧也有同样的作用[1]。