稀土元素本身具有丰富的电子结构，表现出许多光、电、磁的特性。稀土纳米化后，表现出许多特性，如小尺寸效应、高比表面效应、量子效应、极强的光、电、磁性质、超导性、高化学活性等，能大大提高材料的性能和功能，开发出许多新材料。在光学材料、发光材料 、晶体材料、磁性材料、电池材料、电子陶瓷、工程陶瓷、催化剂等高科技领域，将发挥重要的作用。

一、目前开发研究和应用的领域

1.稀土发光材料：稀土纳米荧光粉（彩电粉、灯粉），发光效率提高，将大大减少稀土用量。主要使用Y2O3、Eu2O3、Tb4O7、CeO2、Gd2O3。高清晰度彩色电视的候选新材料。

2.纳米超导材料：使用Y2O3制备的YBCO超导体，特别薄膜材料，性能稳定，强度高，易加工，接近实用阶段，前景广阔。

3.稀土纳米磁性材料：用于磁存储器、磁流体、巨磁阻等，性能大大提高，使器件变得高性能小型化。如氧化物巨磁电阻靶材（REMnO3等）。

4.稀土高性能陶瓷：使用超细或纳米级的Y2O3、La2O3、Nd2O3、Sm2O3等制备的电子陶瓷（电子传感器、PTC材料、微波材料、电容器、热敏电阻等），电性能、热性能、稳定性得到许多改善，是电子材料升级的重要方面。如纳米Y2O3和ZrO2在较低温度烧结的陶瓷，具有很强的强度和韧性，用于轴承、刀具等耐磨器件；用纳米Nd2O3 、Sm2O3等制作的多层电容、微波器件，性能大大提高。

5.稀土纳米催化剂：在许多化学反应中，使用稀土催化剂，若使用稀土纳米催化剂，催化活性、催化效率将大幅提高。现用的CeO2纳米粉在汽车尾气净化器上，具有活性高、价格低、寿命长的优点，并代替了大部分贵金属，每年用量数千吨。

6.稀土紫外线吸收剂：纳米CeO2粉对紫外线的吸收极强，用于防晒化妆品，防晒纤维，汽车玻璃等。

7.稀土精密抛光：CeO2对玻璃等有较好抛光作用。纳米CeO2则有较高的抛光精密度，已用于液晶显示、硅单晶片、玻璃存储等。总之，稀土纳米材料应用才刚刚开始，而且集中在高科技新材料领域，附加值高，应用面广，潜力巨大，商业前景十分看好。

二、制备技术

  目前纳米材料不论是生产还是应用，都引起各国的重视。我国的纳米技术不断取得进步，在纳米级SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO2、Fe2O3等粉体材料中，已经成功的进行工 业化生产或试生产，但现有的生产工艺，生产成本很高是其致命的弱点，将影响纳米材料推广应用，因此要不断改进。

由于稀土元素特殊的电子结构及较大的原子半径，其化学性质与其它元素有很大不同，因此 ，稀土纳米氧化物的制备方法和后处理技术上，与其它元素也有所不同。主要研究的方法有 ：

1.沉淀法：包括草酸沉淀、碳酸沉淀，氢氧化物沉淀，均相沉淀、络合沉淀等。该方法最大的特点就是：溶液成核快，易控制，设备简单，可制得高纯度的产品。但难过滤，易团聚。

2.水热法：在高温高压的条件下，加快和强化离子的水解反应，并形成分散的纳米晶核。该方法能得到分散均匀、粒度分布狭窄的纳米粉，但要求高温高压设备，设备昂贵，操作不安全。

3.凝胶法：是制备无机材料的重要方法，在无机合成中占有相当的地位。在低温下，有机金属化合物或有机络合物，通过聚合或水解等反应，形成溶胶，一定条件下形成凝胶，进一步热处理，可得比表面较大、分散较好的超微纳米粉。该方法可在温和条件下进行，得到的 粉体比表面大、分散性好，但反应时间长，需要数日才能完成，难于达到工业化的要求。

4.固相法：通过固体化合物或中间固相反应，进行高温分解。如硝酸稀土与草酸，固相混合球磨，形成稀土草酸盐的中间体，然后高温分解，得到超细粉。该方法反应效率高，设备简单，操作容易，但所得粉体形态不规则，均匀性差。

这些方法不是唯一的，也不一定完全适用于工业化。还有许多制备方法，如有机微乳法、醇盐水解法等。

三、工业化开发进展

工业化生产往往不是采用单一的某种方法，而是取长补短，几种方法复合，这样才能达到商业化所要求的产品质量高，成本低，过程安全高效。广东惠州瑞尔化学科技有限公司，近期开发稀土纳米材料取得了工业化进展。经过多种方法的探索和无数次的试验，找到了比较适合工业化生产的方法－微波凝胶法，该技术最大优点是：将原来约10天的凝胶反应，缩短到1天，这样生产效率提高了10倍，成本大大降低，而且产品质量好，比表面大，经用户试用反应良好，价格比美国、日本产品的低30％，非常具有国际竞争力，达到国际先进水平。

最近用沉淀法进行工业试验，主要是用氨水和碳酸氨进行沉淀，并用有机溶剂脱水和作 表面处理，该方法工艺简单，成本低，但产品质量欠佳，仍有部分团聚，有待进一步改进和提高。


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一、激光晶体的重要性及其前景

六十年代激光器的出现，开创了光学领域的崭新局面，促进了光电技术的进程和发展。激光技术是光电子技术的核心组成部分，而激光晶体是激光器的工作物质。自1960年第一台红宝石激光器问世以后，人们对激光工作物质进行了广泛深入的研究与探索。固体激光晶体经历了六十年代的起步，七十年代的探索，八十年代的发展过程，固体激光晶体己从最初几种基质晶体发展到常见的数十种。作为固体激光器的主体，激光晶体发展成固体激光技术的重要支柱。正是由于激光晶体具有如此的重要性，才使其成为具有广阔发展前景的固体激光材料。根据国外有关资料，世界激光器具有持续稳定增长的市场前景。多年来各国政府在拨款方面逐渐减少，迫使各企业努力开发民用产品，采用新技术和降低成本的措施，并结合用户市场的需求开发新产品，尤其自1996年以来，激光器市场，包括材料加工、医疗、通讯等迅速扩大，销售持续稳定的增长。据BCC公司的统计表明，按平均年增长12.1％计，仅美国激光材料和元部件市场从1996年的4.763亿美元将达到2000年的7.653亿美元。

二十一世纪是信息化的世纪，光电子技术是信息社会发展的强大推动力，因此，光电子产业一直被认为是下世纪的重要支柱产业。特别是许多传统产业在金融风暴的冲击下纷纷不支倒地，更使微电子和光电子等高科技产业支撑经济增长的角色日益突出。在近二十年内，光电子产业将以30―60％的年平均速度发展，而材料的研究和开发是光电子技术发展的先导和基础，因此具有广阔的发展前景。作为重要的光电子材料，激光晶体从科学研究到工业生产，从军用到民用，应用范围很广。目前90％左右的激光晶体是掺入稀土作为激活离子的。因此，稀土在激光晶体中已经成为一族很重要的元素。由此可见，激光晶体的巨大发展将推动稀土的广泛应用。

二、稀土在激光晶体中的应用

激光晶体是由晶体基质和激活离子组成。激光晶体的激光性能与晶体基质、激活离子的特性关系极大。目前已知的激光晶体，大致可以分为氟化物晶体、含氧酸盐晶体和氧化物晶体三大类。激活离子可分为过渡金属离子、稀土离子及锕系离子。目前已知的约320种激光晶体中，约290种是掺入稀土作为激活离子的。可见稀土在发展激光晶体材料中的重要作用。

在稀土元素中已实现激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11个三价离子和Sm、Dy、Tm三个二价离子。稀土的激光性能是由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁而产生的。由于很多稀土离子具有丰富的能级和他们的4f电子的跃迁，使稀土成为激光晶体不可缺少的激活离子，为高新科技提供了很多性能优越的高功率、LD泵浦、可调谐、新波长等掺稀土激光晶体。高功率掺稀土激光晶体主要有掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)、掺钕铝酸钇(Nd：YAP)、掺铝钆稼石榴石(Nd：GGG)和掺钕铝酸镁镧(Nd：LMA)等。其中，Nd：YAG最重要，应用最广，用量最大。国外早已投入生产，在美国Nd：YAG晶体已经商品化，新产品质量稳定，占领国际大部分市场。可调谐激光晶体同样很引人注目。利用Ce离子的宽带跃迁，从Ce：YLF和Ce：LaF3等晶体中获得可调谐的紫外激光。目前最为有效的和可连续调谐的紫外激光晶体是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。

用于LD泵浦激光器的晶体主要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它合适的泵浦的晶体还有Yb：YAG等。我国的YVO4、Nd：YVO4晶体均已享誉国际市场，据估计其产品目前占国际市场的l/3。

在稀土激活离子中常用的是Nd离子，它输出波长为1.06μm。多年来人们一直在进行新波长激光晶体的探索工作。其中比较成功并获得实际应用的有掺Er和Ho的激光晶体。这些晶体输出的波长对人眼安全，大气传输特性好，对战场的烟雾穿透能力强，保密性好，适合军用。而且其波长容易被水吸收，更适合于激光医疗，在表面脱水和生物工程等方面，也将获得应用。目前我国对Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量试制能力，但末形成批量产品。

三、稀土的发展前景

1．稀土在晶体中的应用前景

Nd：YAG晶体具有光学均匀性好，机械强度高，物化性能稳定，导热系数高，激光性能良好及生长工艺成熟等优点。正是由于Nd：YAG晶体具有这些优良的性能，并可在室温下可实现脉冲和连续等多种方式的运转，所以它在军事、工业和医疗等方面获得了广泛的应用，是目前固体激光材料中用量最大的激光晶体。在军事方面，Nd：YAG晶体是应用最广泛的固体激光器的工作物质，是军用固体激光技术的支柱。目前90％以上的军用固体激光器是以Nd：YAG激光晶体为工作物质的。

在工业领域，Nd：YAG晶体由于能获得高功率激光输出而广泛应用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器销售额持续增长，其中高功率激光器的销售保持强劲势头，其主要原因是全世界汽车制造商继续推出新型号，零部件更多采用激光加工，而且激光加工逐渐从使用C02激光器转向采用Nd：YAG激光器。根据Laser Focus World的统计，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，销售额为1.17亿美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，销售额2.89亿美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，销售额预计增长8％，达3.12亿美元。

医学和医疗领域，也一直是Nd：YAG激光器的重要应用之一，在所有激光医疗设备中，Nd：YAG激光医疗设备都得到广泛的应用。这不仅因其重复频率和平均功率较高。更主要是其1.06μm波长可用石英光纤导光，因此能够用柔软的传输线传输功率。根据Laser Focus World的统计，全世界固体激光器在医疗方面的应用，1997年销售额为1.59亿美元，1998年销售额为2.7亿美元，1999年销售额预计达3.1亿美元。

2、稀土在泵浦激光晶体中的应用前景

八十年代半导体激光器(LD)取得了重大进展，成为固体激光器的一种新型泵浦源。可用二极管泵浦的激光晶体多种多样，除了传统的激光基质YAG、YLF外，还有高增益YV04等，激活离子除传统Nd离子外，还有Yb、Ho、Tm、Er离子等。Yb：YAG具有许多特点适合高功率LD泵浦，有可能发展成为重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S―FAP晶体将来有可能用于激光核聚变的激光材料，引起人们的关注。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho：YLF激光晶体的发射波长适合在军事上应用。

3、稀土在可调谐激光晶体中的发展前景

掺稀土的可调谐激光晶体中除上述的晶体以外，还有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶体的波长在2.84―3.05μm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―5μm的中波红外探测器，因此研制Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体，可对于中红外制导武器对抗提供有效的干扰源，具有深远的军事意义。另外，3―5μm的红外光可以用来远距离探测化学物质，因此可用于反化学战和环境保护。

4、稀土在新波长激光晶体中的应用前景

巩固发展已有的产品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，进一步提高晶体质量，实现大批量生产。同时要继续加强开拓应用价值大的激光新波段。

四、体会和建议

我国较早地开展了激光晶体的研究与生产，其中华北光电技术研究所是主要单位。华北光电技术研究所长期承担军工研究任务，拥有雄厚的科研能力，具有很强的产品开发能力，不仅在科研上取得很多成果，而且在科研成果的转化上也作出了很大的成绩。所获得的最重要的科研成果Nd：YAG激光晶体己转化为产品，1985年通过JYN一1型Nd：YAG激光棒设计定型鉴定，生长的毛坯直径为30―35mm，1991年通过JYN一3型Nd：YAG激光棒设计定型鉴定，生长的毛坯直径达到由40―45mm。而目前华北光电子技术研究所生长的Nd：YAG除毛坯直径达到55―60mm，长度为210mm，并己初步形成规模化生产成为销售国内外的重要产品。

在如前所述的激光晶体良好发展前景下，进一步开拓稀土产品的国内外市场，确立我国在国际稀土方面的地位，显得尤为重要。我国拥有丰富的稀土矿产资源，在国际上享有一定的地位，相当部分的稀土产品出口在国际上具有一定的竞争力。因此在这样较高的发展起点上，我国稀土厂家必须争取主动，大力开发稀土氧化物的生产，除了满足国内市场需求外，还应积极开发国外市场，推动我国稀土事业的发展，只有这样才能巩固我国已具有的稀土重要生产基地的地位，才能发展成为重要的稀土产品出口商。


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3月26日稀土产品价格行情

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稀土元素常被称作工业“味精”、农业“维生素”、新材料的“宝库”。我国科学家早在“六五”期间就对稀土农用进行了深入研究并取得了较大突破。但是由于单一使用稀土存在许多问题，使稀土对农业的特殊作用得不到发挥。 　　

针对这一情况，四川省的科技工作者在潜心研究多年的基础上，最终成功地开发出了优质、价廉、高效、使用方便的稀土磷肥。这种磷肥是以磷素为载体，以稀土配分液及其它原料进行充分化学反应而成的化合肥料。稀土磷肥的科学性、增产的可靠性、设计的新颖性和实用性，得到了国家知识产权局的专利受理，1999年11月正式批准为国内首创专利。
　　
我国现有盐碱地占可耕地面积的1／3，改土治碱一直是一大夙愿，而长期使用普通化肥，造成耕地的土壤板结，严重影响农业增产。稀土磷肥对改良土壤、治理盐碱地有奇效。河北黄骅县地势低洼易涝，土地盐碱瘠薄，历来很少有人开发耕种。在“以粮为纲”的年代，当地老乡想开垦这方处女地，投入了大量人力物力，但由于土地盐碱严重而没有成功。1998年农民使用稀土磷肥在玉米、大豆、高粱上与进口化肥作邻田对比，玉米每亩增产45至60公斤；大豆增产20％，而稀土磷肥价格比进口的二铵要便宜50％。现在黄骅市政府组织了全市各乡镇领导、农技员和种田大户，大面积推广应用稀土磷肥。 　　

新疆建设兵团农六师111团在新开垦的荒地上，用稀土磷肥与进口二铵作对比试验，用二铵种植棉花出苗少、死苗多，用稀土磷肥种植棉花，出苗齐、植株健壮、根系发达。111团组织13个连队召开现场会，都认为用稀土磷肥在新开垦的盐碱地上种植庄稼能获丰收。著名杂交水稻专家袁隆平在四川双流县进行列入国家“863”计划的两系杂交水稻试验结果表明，施用稀土磷肥，水稻根系发达，抽穗整齐，籽粒饱满。1999年四川大旱，因稀土磷肥具有抗旱作用，在大旱之年使农作物保苗增产，立下了功劳。经过三年的推广，稀土磷肥已在全国13个省、214个县，共计300多万亩土地中大面积使用，均取得了较好的成果。 中国科学院环境地球化学研究所认为，稀土磷肥科学合理地解决了土壤板结化问题，这种肥料重在各种元素含量和谐配合，防止了某种元素在植物土壤和人体中的大量富集，多年使用后对土壤有较大的改良作用，能生产出无公害无污染的农经产品。预计在新世纪，稀土磷肥将会得到普遍推广。


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