【知識】稀土化合物納米粉體

稀土納米材料及應用已成為當前的一個熱點，其原因在於該材科集稀土特性和納米特性于一體，必然會開創出非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具有的綜合優良特性，其應用前景巨大。

稀土元素原子結構特殊，內層4f軌道未成對電子多、原子磁矩高；電子能級極其豐富，比週期表中所有其他元素電子能級躍遷的數目多1—3個數量級；稀土金屬活潑，幾乎可與所有元素發生作用，容易失去電子形成多種價態、多配位數(從3到12)的化合物，因此稀土被認為是新光源、新磁源、新能源、新材料的寶庫，同時也是改造傳統產業、提升傳統產品的‘維生素”。

納米材料呈現許多傳統材料所不具備的奇異特性，首先是由於組成的納米材料的納米(0.1～100nm)微粒具有下述效應，：(1) 小尺寸效應。晶體週期性的邊界條件被破壞；非晶態納米微粒表面層附近原子密度減小，導致聲、光、電、磁、熱等特性發生變化，如磁有序態變為磁無序態、超導相向正常轉變等等。(2)表面效應。納米粒子的粒徑小，表面原子數增多，表面積和表面張力變大，原子配位不足，使納米粒子具有很高的化學活性，容易與其他原子結合。(3)量子尺寸效應。當粒子尺寸降到某一值時，費米能級附近的電子能級由准連續變為離散能級。能級間距發生分裂，必將導致納米粒子磁、光、聲、熱、電以及超導電性與宏觀特性有顯著不同。(4)量子隧道效應。微觀粒子具有貫穿勢壘的能力，稱為隧道效應。研究發現宏觀物理量如微顆粒磁化強度，量子相干器件中的磁通量也具有隧道效應。

另外，納米材料又存在組合引起的協同效應和量子偶合效應，而且納米材料的許多奇異性能可以通過外場進行調控。

人們可以靈活的運用稀土和納米的特性、巧妙地合成稀土納米粉體材料、流體材料、薄膜材料、介孔材料、塊狀納米晶體材料、有機－無機複合材料以及層出不窮的納米改性材料等新材料和新應用，形成新的經濟增長點。

稀土納米材料和應用

稀土納米材料種類繁多、應用方面很廣，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，又可以作為製備新材料的原料。我國進行了多種稀土納米化合物的製備及其物性的研究。對各種製備方法如溶膠一凝膠法、醇鹽法、絡合沉澱法、均相沉澱法、水熱法、水解法、熱分解法等均開展過研究，已能製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，並詳細研究了它們的性質。並已能生產純度高達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。用溶膠－凝膠法合成了LaFeO3。製備過程是：按化學計量比稱取一定量的La2O3，用去離子水調成漿狀，經6mo1/L HNO3溶解和NH4OH調節PH＝3後，加入計量的Fe(NO3)3·9H20以及與金屬離子等摩爾的檸檬酸，加熱溶解，過濾除去不溶物後，濾液經100℃回流5小時處理，將溶液於70℃緩慢蒸發，逐漸形成溶膠，繼續蒸發形成凝膠。110℃烘乾24小時後於600℃下灼燒，制得粒徑為40nm的LaFe02，作為負溫度係數熱敏材料、氣敏材料和催化劑已獲得應用。用溶膠-凝膠法也制取LaCrO4幹凝膠在高於600℃的溫度下灼燒獲得了單相、正交品系的LaCrO4粉末，而通常用固相合成高溫發熱元件用的LaCrO4需要在1400℃下合成且不易獲得單相。


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