一、稀土元素及納米材料特性簡(jiǎn)介

稀土元素的特性：稀土元素原子結(jié)構(gòu)特殊，內(nèi)層4f軌道未成對(duì)電子多、原子磁矩高；電子能級(jí)極其豐富，比周期表中所有其它元素電子能級(jí)躍遷的數(shù)目多1—3個(gè)數(shù)量級(jí)；稀土金屬活潑，幾乎可與所有元素發(fā)生作用，容易失去電子形成多種價(jià)態(tài)、多配位數(shù)(從3到12)的化合物，因此稀土被認(rèn)為是新光源、新磁源、新能源、新材料的寶庫(kù)，同時(shí)也是改造傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)的點(diǎn)金石。 

二、稀土納米材料應(yīng)用

稀土納米材料及應(yīng)用已成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)，其原因在于該材科集稀土特性和納米特性于一體，完全可以肯定的預(yù)見(jiàn)能夠開(kāi)創(chuàng)出非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具有的綜合優(yōu)良特性，其應(yīng)用前景巨大。稀土納米材料種類(lèi)繁多、應(yīng)用方面很廣，擇其要者分述如下：

1. 稀土化合物納米粉體

稀土化合物納米粉末是稀土納米材料的重要組成部分，它既是一種新材料，又可以作為制備新材料的原料。我國(guó)進(jìn)行了多種稀土納米化合物的制備及其物性的研究。對(duì)各種制備方法如溶膠一凝膠法、醇鹽法、絡(luò)合沉淀法、均相沉淀法、水熱法、水解法、熱分解法等均開(kāi)展過(guò)研究，已能制備出各種單一稀土氧化物和某些稀土化合物如Y203－Zr02、ABO3型、AB204型、 A2B207型等化合物，并詳細(xì)研究了它們的性質(zhì)。并已能生產(chǎn)純度高達(dá)99.999％、粒徑在10-50nm之間的Y、La、Ce和Tb等氧化物系列納米粉體。

2. 稀土納米發(fā)光材料

稀土摻雜無(wú)機(jī)納米材料的優(yōu)良光學(xué)性能（如熒光壽命長(zhǎng)、光譜線(xiàn)寬窄、可調(diào)諧熒光發(fā)射波長(zhǎng)等）及其在熒光生物標(biāo)記等方面的潛在應(yīng)用，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注，有望成為替代分子探針的新一代熒光生物標(biāo)記材料。

3. 稀土納米陶瓷材料

摻稀土的ZrO2是一種應(yīng)用廣泛的陶瓷材料，添加Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止ZrO2高溫相變和變脆，生成ZrO2相變?cè)鲰g陶瓷結(jié)構(gòu)材料。納米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的強(qiáng)度和韌性，可用作刀具、耐腐零件，可制成陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)部件；用于燃料電池作為固體電解質(zhì)。

4. 稀土元素及其化合物在催化上一直有著重要的應(yīng)用

由于納米粒子的比表面特別大，表面能大，活性位置增加，無(wú)疑具有更強(qiáng)的催化作用。因此，用納米稀土材料作催化劑在實(shí)際上已經(jīng)引起人們的重視。作汽車(chē)尾氣凈化催化劑，稀土已具有不可替代的作用，目前正在研制全稀土汽車(chē)尾氣凈化催化劑，以降低成本和消除環(huán)境污染。

5. 稀土化合物納米薄膜

稀土化合物納米薄膜可分成稀土配合物納米薄膜和稀土氧化物納米薄膜兩大類(lèi)。稀土有機(jī)配合物具有優(yōu)良的發(fā)光性能，但其較差的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性限制了它們的應(yīng)用，采用溶膠凝膠法將稀土配合物引入到有機(jī)-無(wú)機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)中，不僅解決了納米粒子的穩(wěn)定性和分散性問(wèn)題，而且制成加工性能好和具有功能性質(zhì)的薄膜。已制成多種引入稀土配合物的有機(jī)-無(wú)機(jī)納米雜化薄膜，它們不僅具有良好的發(fā)光特性，而且加工性能好，有望用于電致發(fā)光薄膜。

6. 稀土納米磁性材料

稀土納米磁性材料當(dāng)前的研究方向是尋求新型稀土永磁材料，另一方面是研制復(fù)合稀土永磁材料，通常軟磁鐵材料的飽和磁化強(qiáng)度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向異性又遠(yuǎn)高于軟磁材料，如將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)合，就有可能獲得具有兩者優(yōu)點(diǎn)的高飽和磁化強(qiáng)度，高矯頑力的新型稀土永磁材料。目前已經(jīng)研制成功硬磁體和軟磁體結(jié)合的復(fù)合磁體，最大磁能積達(dá)到125MGOe，約為NdFeB磁體理論值(64MGOe)的2倍。此復(fù)合磁體是把厚度為2.4nm的Sm2Fe17N3（硬磁）同厚度9nm的Fe65Co35(軟磁體)交互疊合而成異相性多層膜，采用急冷凝固制成非晶合金，再經(jīng)熱處理析出納米晶的方法。也已制得了Fe3B-Nd2Fe14B納米復(fù)合粘結(jié)磁體。

7. 稀土納米光學(xué)材料

CeO2具有高折射率和高穩(wěn)定性，納米CeO2薄膜可以用于制備各種光學(xué)薄膜，如微充電電池的減反射膜，還可以做各種增透膜、保護(hù)膜和分光膜。用制成汽車(chē)玻璃抗霧薄膜，平均厚度只需30~60nm，能有效防止在汽車(chē)玻璃上形成霧氣。

日光中對(duì)皮膚造成損傷的光線(xiàn)是中波紫外UVB（280～320nm）和長(zhǎng)波紫外UVA（320～400nm）。它們對(duì)皮膚的損害具有累積性且不可逆，會(huì)導(dǎo)致皮癌CeO2納米粒子在300～450nm范圍內(nèi)有寬的吸收帶，并隨著粒徑減小，吸收帶紅移，對(duì)紫外光具有良好的吸收性能，可以用于制備紫外吸收材料。國(guó)外已將CeO2用于防曬霜。納米CeO2對(duì)紫外光吸收性能優(yōu)于常用的TiO2是更好的紫外吸收劑。

小結(jié)：稀土納米材料是今后稀土材料研究的主要方向。各科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)都在大力投入資源進(jìn)行研究。我國(guó)是世界上稀土資源最豐富的國(guó)家，研究開(kāi)發(fā)稀土納米技術(shù)并將其應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，將具有廣闊的應(yīng)用前景。