稀土过渡金属硫化物

磁铁元素符号磁铁元素符号磁铁元素是指具有磁性的元素，它们在物理、化学和工业领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的磁铁元素及其符号。

第一部分：铁系元素1. 铁（Fe）铁是最常见的磁性金属，也是地球上最丰富的金属之一。

它在自然界中以多种形式存在，包括天然铸造品、蚀变岩和陨石中的铁镍合金等。

在化学方面，铁可以形成多种氧化态，其中最常见的是二价和三价。

2. 钴（Co）钴是一种稀有的过渡金属，具有高度的耐腐蚀性和抗氧化能力。

它通常用于制造高温合金、磨料、电池和涂料等产品。

钴也是许多工业催化剂中不可或缺的成分。

3. 镍（Ni）镍是一种白色有光泽的过渡金属，在自然界中以硫化物或氧化物形式存在。

它具有优异的耐腐蚀性和高度可塑性，在许多行业中广泛应用，如电池、合金、催化剂和磁性材料等。

4. 锰（Mn）锰是一种灰色有光泽的过渡金属，通常以氧化物或碳酸盐的形式存在。

它具有优异的抗氧化性能和耐腐蚀性，常用于制造钢铁、合金和电池等产品。

第二部分：稀土元素5. 钕（Nd）钕是一种稀土元素，具有高度的磁性和导电性。

它通常用于制造强磁体、电机和发电机等产品。

钕也是许多高科技产品中不可或缺的成分，如手机、平板电脑和音响设备等。

6. 铕（Eu）铕是一种稀土元素，具有优异的荧光效果和磁性能力。

它通常用于制造荧光材料、显示器件和强磁体等产品。

铕也是许多医学设备中不可或缺的成分。

7. 铽（Tb）铽是一种稀土元素，具有高度的磁性能力和荧光效果。

它通常用于制造强磁体、显示器件和荧光材料等产品。

铽也是许多医学设备和高科技产品中不可或缺的成分。

第三部分：其他磁铁元素8. 钇（Y）钇是一种化学元素，常用于制造强磁体、电池和热障涂层等产品。

它也是许多工业催化剂和医学设备中不可或缺的成分。

9. 铁氧体（Fe3O4）铁氧体是一种黑色有光泽的物质，具有高度的磁性能力。

它通常用于制造磁性材料、电池和催化剂等产品。

10. 金属钕铁硼（Nd2Fe14B）金属钕铁硼是一种强磁性材料，具有优异的导磁性和耐腐蚀性。

·稀土永磁材料
稀土永磁材料因其合金成份不同，目前可分为三类〔1〕:(1)稀土-钴永磁材料：SmCo5、Sm2Co17;(2)稀土-铁永磁材料：Nd2Fe14B;(3)稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C系)永磁材料。
按开发应用的时间顺序可分为第一代(1∶5型SmCo5)、第二代(2∶7型Sm2Co17)、第三代(NdFeB)，目前正在积极开发寻找第四代稀土永磁体。Sm2Co17具有较高的磁性能和稳定性，得到了广泛的应用。80年代Nd2Fe14B型稀土永磁体问世，因其优异的性能和较低的价格很快在许多领域取代了Sm2Co17型稀土永磁体，并很快实现了工业化生产。日本已开发出了磁能积为55.8MGOe的Nd2Fe14B型稀土永磁体。NdFeB永磁体已广泛地用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域。中国NdFeB产量1998年占世界总产量的38%，总量为3850吨。但中国NdFeB产业仍未形成规模化经营，产品多为中低档产品，磁能积一般小于45MGOe，多为40MGOe以下产品，因而多用于音响器材、磁化器、磁选机等中低档领域；而日本NdFeB生产只集中于几个大厂，其产品多为40MGOe以上产品，多用于计算机VCM、新型电机、MRI等高技术领域。中国NdFeB产业只有实现规模化、产业集团化、产品质量高性能化，才能在国际竞争中立于不败之地，并带动稀土产业的发展。
稀土磁光存储材料是稀土与过渡金属的非晶态薄膜RE-TM(RE=Gd,Dy,TM=Fe,Co)。这种材料被用作磁光盘MO，可随机读写信息，容量极大(可达2.6GB)，读写速度快。磁光存储材料在信息时代发挥着重要作用。
巨磁阻材料的研究近几年来引起了人们极大的兴趣。磁阻即对某种材料施加磁场后其电阻率发生改变。巨磁阻材料与传统磁阻材料相比，其电阻率的改变要大于10%。

氨对不同金属的络合能力氨是一种常见的配位体，具有较强的络合能力，可以与多种金属形成稳定的络合物。

不同金属与氨的络合能力有一定差异，这对于化学研究和工业应用都具有重要意义。

首先，我们来探讨氨与过渡金属的络合能力。

过渡金属是指周期表中的3d、4d、5d区的金属元素，包括铁、铜、钴、镍等。

这类金属与氨能够形成强稳定的络合物。

氨通过其孤对电子与过渡金属形成共价键，这种共价键具有一定的极化性质。

氨分子中氮原子具有孤对电子，而氨分子又是一个碱性分子，因此它可以与氧化态较高的过渡金属形成络合物。

这些络合物在催化、电化学和生物活性等方面具有广泛的应用。

其次，我们来研究氨与主族金属的络合能力。

主族金属是指周期表中的1A到7A族元素，包括锂、钠、铝、硅等。

与过渡金属不同，主族金属通常具有较低的氧化态，因此它们与氨的络合能力相对较弱。

虽然氨分子也可以与主族金属形成络合物，但这些络合物一般较不稳定，并在溶液中容易解离。

因此，在研究和应用过程中需要考虑到主族金属的络合能力较弱这一特点。

最后，我们来了解氨与稀土金属的络合能力。

稀土金属是指周期表中的15个元素，包括镧系、钆系和铽系等。

稀土金属与氨的络合能力一般较强，且络合物具有较高的稳定性。

稀土金属与氨的络合机理与过渡金属类似，也是通过氨的孤对电子与金属形成共价键。

这种稳定的络合反应常应用于稀土金属的分离和提纯过程中，也成为了稀土金属催化剂和材料的重要组成部分。

总而言之，氨具有较强的络合能力，可以与多种金属形成稳定的络合物。

不同金属与氨的络合能力存在差异，这对于化学研究和工业应用具有重要意义。

研究不同金属与氨的络合能力，可以帮助我们更好地理解金属络合反应的机理，指导合成新型络合物的设计和制备，以及提高金属催化剂和材料的性能。

稀土永磁材料的研究与应用首先，我们来了解一下稀土永磁材料的基本概念和特性。

稀土永磁材料是由稀土元素和过渡金属元素组成的复合材料，它具有较高的剩磁和矫顽力，能够在数十摄氏度以下保持磁性，是目前制造高性能永磁体的主要材料之一、稀土永磁材料可以分为常规永磁材料和高温永磁材料两大类，常规永磁材料以NdFeB为代表，而高温永磁材料以SmCo为代表。

稀土永磁材料的研究主要包括材料制备、磁性能和微结构等方面。

稀土永磁材料的制备通常采用熔铸法、粉末冶金法和快凝固等方法。

磁性能的研究主要包括剩磁、矫顽力、矫顽力系数和温度系数等方面。

微结构的研究主要包括晶体结构、晶界和晶粒大小等方面。

稀土永磁材料具有广泛的应用领域。

首先，稀土永磁材料在电机领域应用广泛，特别是在汽车、电子设备和家电等领域。

稀土永磁材料具有高能量密度、高功率密度和高效率等优点，能够大大提高电机性能。

其次，稀土永磁材料在能源领域也有重要应用，如风力发电、电动汽车和磁性制冷等。

稀土永磁材料具有高温稳定性和高磁能积等特性，能够提高能源装置的效率和性能。

此外，稀土永磁材料还在信息存储、声学设备和磁性医疗等领域得到应用。

然而，稀土永磁材料也存在一些问题和挑战。

首先，稀土永磁材料的稀土元素资源有限，存在供需紧张的问题。

其次，稀土永磁材料的制备工艺相对复杂，成本较高。

另外，稀土永磁材料在高温、高湿等恶劣环境下容易失磁，限制了其应用范围。

为了解决这些问题，需要加强对稀土永磁材料的研究和开发。

首先，可以开展稀土永磁材料的替代研究，探索其他材料代替稀土元素，降低对稀土资源的依赖。

同时，需要改进稀土永磁材料的制备工艺，提高材料的性能和降低制造成本。

此外，还可以开展稀土永磁材料的应用研究，开拓新的应用领域，并进一步提高材料的性能和稳定性。

总结起来，稀土永磁材料是一类具有高磁性能和广泛应用前景的重要材料。

它在电机、能源、信息存储和医疗等领域都有重要应用，并且具有很大的发展潜力。

１.冶金工业上的应用： （１）净化钢液，提高强度。（稀土元素对S,O亲和
力强，可起到净化钢液的作用。减少有害元素，改善钢的 性能。
如：提高抗热强度、抗腐蚀性能，减少表面缺损、 裂纹，改善加工性能，消除热脆性等）
（２）提高球墨铸铁的耐磨耐腐蚀性。（因稀土加到 铸铁中，使铸铁中的石墨成球状结构，使它们能深入到基 体内部，石墨球间相互独立，器件表面不易剥落，寿命提 高）
类等形式存在。
１－３稀土元 素在自然界的 存在
❖§１－３稀土元素在自然界的存在 １.稀土元素在自然界的同位素： 已发现稳定的同位素有50多种，多种同位素混 合存在于自然界中。 Pr,Tb,Ho,Tm,Y 无同位素，只有一种核素； 其余均有同位素： 有些同位素具有放射性： 如 :138La, 142Ce,144Nd, 147- 149Sm,152Gd, 176Lu 为放射性同位素。
当时人们认为铈土和钇土 都是单一的元素， 但在研究时发现，它们的性质因制备方法不同而不 同_______________
这说明它们都是混合氧化物。 经过一个世纪的艰苦努力，1907年人们从钇土 中分离出了最后一个元素Lu的氧化物。这期间经历 了一百多年。
61号元素Pm 的发现： 61号元素Pm 是放射性元素，１４７Pm T1/2:2.64
它们紧密结合共生于相同的矿中。它们在矿中的存在 有三种情况： （１）参与矿物晶格是矿物不可缺少的部分，即形成 稀土矿。
如：独居石（Ce,YPO4),氟碳铈矿（CeCO3F) （２）以类质同晶置换（钙，锶、钡、锰、锆、钍） 的形式分散在造岩矿中。如磷灰石，钛铀矿等。 （３）呈吸附状态存在于粘土矿、云母等矿中。
徐光宪著《稀土》。
第一章：稀土 元素概论
稀土元素化学是无机化学的重要分支。由于稀土元素最后一个电 子填在4f轨道上，使得它们具有与其它过渡元素不同的电子结构， 导致稀土元素在原子、分子及化合物性质上都有别于其它过渡元 素。因此深入研究它们的结构和性质对无机化学的发展具有重要 的意义。

Univ. Chem. 2019, 34 (9), 125−134 125收稿：2019-03-31；录用：2019-05-08；网络发表：2019-06-05 *通讯作者，Email: bj@ §2018级本科生•未来化学家•doi: 10.3866/PKU.DXHX201903032稀土元素配合物结构的大数据分析谢俊忠§，杜骏豪§，何嘉炜§，胡皓然§，沈辰熹§，卞江*北京大学化学与分子工程学院，北京 100871摘要：元素化学是一门经验性较强的学科，通过描述或枚举的方法讲述元素的性质在教材和文献中随处可见。

在Scifinder 数据库中，每年新增数以百万计的新物质，推动着对元素化学的认识不断深入发展。

在大数据和人工智能迅猛发展的今天，尽管化学工作者在长期实验工作中积累的第一手经验和直觉仍然非常宝贵，但效率已不足以满足当前材料和分子设计对分子性质的需求。

数据库中的海量资源为新规律的发现提供机遇。

我们用大数据的方法分析稀土配合物的结构性质：将剑桥晶体结构数据库中的稀土配合物用定量的方法进行归类，统计有关配合物结构的相关信息。

通过分析样本数据与典型案例，我们得出了稀土配合物结构的普遍规律。

基于我们的研究成果以及研究过程中遇到的问题，我们总结与展望了大数据在化学中的应用。

关键词：大数据；统计；稀土配合物；配位数；配位几何结构 中图分类号：G64；O6Big Data Analysis of Structures of Rare-Earth Coordination CompoundsXIE Junzhong §, DU Junhao §, HE Jiawei §, HU Haoran §, SHEN Chenxi §, BIAN Jiang *College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China.Abstract: Element chemistry is a highly empirical subject, and descriptive or enumerative methods depicting the nature of elements can be seen in textbooks and publications. In the Scifinder database, millions of new compounds found every year considerably enhance the understanding of element chemistry. With the rapid development of Big Data and Artificial Intelligence, the chemists’ long-term experimental experience and intuition, though precious, fail to meet the demand of molecular properties for the material and molecule design in efficiency. Massive data sources in the database provides a brand-new opportunity to discover new rules. We apply big-data methods to analyze the structural properties of the rare-earth coordination compounds, by gathering statistics from the Cambridge Structural Database System and classifying the entries quantitatively. We also give the general rules by analyzing the data and some representative examples. Based on the results and the problems in research, we summarize and outlook the application of big-data in chemistry.Key Words: Big data; Statistics; Rare-earth compound; Coordination number; Coordination geometry structure1 引言被誉为“工业维生素”的稀土元素有着独特的配位化学，不同于配位模式受中心原子配位偏好支配的d 区过渡金属，稀土配合物的结构更加复杂多变。

提高制备效率和纯度
优化反应条件
通过调整反应温度、压力、浓度等参数，提高制备效率和产物的 纯。
选择性分离与提纯
采用先进的分离和提纯技术，如色谱法、萃取法等，实现稀土化 合物的选择性分离和纯化。
自动化与智能化
引入自动化和智能化技术，实现制备过程的自动化控制和优化， 提高生产效率和产品质量。
新材料与新技术的发展
1 2
新材料的应用
探索新型的稀土化合物材料，如纳米材料、复合 材料等，拓展其在能源、环保、电子信息等领域 的应用。
新技术的应用
引入新的制备技术，如化学气相沉积、溶胶-凝 胶法等，简化制备过程，提高产物的性能和纯度。
3
跨学科合作与创新
加强与化学、物理、材料科学等领域的合作与交 流，推动稀土化合物制备技术的创新与发展。
缺点
制备过程复杂、成本高、 需要使用有机溶剂。
03
稀土化合物的应用
发光材料
稀土发光材料具有优异的光学性能，如高亮度、长 寿命、窄发射光谱等，广泛应用于显示、照明、生 物成像等领域。
稀土发光材料可以通过掺杂的方式制备，将稀土元 素掺入到基质材料中，通过激活剂和敏化剂的作用 ，实现发光性能的调控。
常见的稀土发光材料包括稀土荧光粉、稀土配合物 、稀土发光玻璃等，随着科技的发展，稀土发光材 料的应用领域不断拓展。
电池材料
01
稀土元素在电池材料中具有重要作用，如镧镍合金用于镍氢电池的正极材料， 铕和铽的化合物用于荧光灯和LCD的发光材料。
02
稀土元素在电池材料中的作用主要是提高电化学性能和稳定性，同时也可以提 高电池的能量密度和寿命。
03
随着电动汽车和可穿戴设备的普及，对高性能电池的需求不断增加，稀土电池 材料的应用前景广阔。

稀土材料的力学性能与应用研究引言稀土材料是指由稀土元素组成的材料，其在工业和科技领域具有广泛的应用。

稀土元素的独特性质赋予了稀土材料独特的力学性能，使其成为各种领域中重要的材料。

本文将重点探讨稀土材料的力学性能和应用研究。

稀土材料的基本性质稀土材料具有许多独特的性质，这些性质使其在力学应用中具有优势。

首先，稀土材料具有优异的热稳定性。

其高熔点和良好的热导性使其在高温环境下具有较好的性能。

其次，稀土材料具有优异的耐腐蚀性，可以很好地抵抗酸碱腐蚀。

此外，稀土材料还具有较高的硬度和强度，使其在力学应用中有很大的潜力。

稀土材料的力学性能稀土材料的力学性能是其在力学应用中非常关键的一部分。

稀土材料的硬度是其最基本的力学性能之一，硬度决定了材料的抗刮擦性。

稀土材料的硬度通常比一般金属材料高，使其成为制造耐磨件和切削工具的理想材料。

稀土材料的强度也是其重要的力学性能之一。

稀土材料的强度通常比普通金属材料高，可以制成坚固耐用的零件和结构材料。

此外，稀土材料还具有较好的抗拉伸性能和抗压性能，使其在机械工程领域中具有广泛的应用。

稀土材料的韧性是其力学性能的另一个重要指标。

韧性是材料在受到冲击或承受应力时能够变形而不断裂的能力。

稀土材料通常具有较高的韧性，可以用来制造抗震结构和高强度材料。

稀土材料的应用研究稀土材料在工业和科技领域具有广泛的应用。

其中，稀土磁体是稀土材料的重要应用之一。

稀土磁体由稀土元素和过渡金属组成，具有磁性强、稳定性高等特点，被广泛应用于电动机、磁记录和磁共振成像等领域。

另外，稀土陶瓷也是稀土材料的重要应用之一。

稀土陶瓷具有优良的耐磨性、耐高温性和电绝缘性能，被广泛应用于高温结构材料、电子陶瓷和红外窗口材料等领域。

此外，稀土材料还在光学和光电子领域具有重要应用。

稀土元素的特殊能级结构使其具有较好的荧光性能和激光性能，被用于制造激光器、光纤放大器和荧光粉等光学器件。

总结稀土材料具有优异的力学性能和广泛的应用前景。

稀土永磁材料的应用非常广，如：电机工程（永磁电动机 与发电机等）；磁力机械（磁传动、磁制动、磁轴承等）；电 子工业（微波器件、宇航专用、电子仪表等）；仪表与民用电 器；另外在汽车、磁悬浮列车、磁化技术、自动化与计算机技 术和磁疗技术等领域也有广泛的应用。 2、稀土超磁致伸缩材料
磁致伸缩效应是指磁性状态和力学形变之间存在的磁能和 机械能之间的转换效应。具有磁致伸缩效应的材料称为磁致伸 缩材料。 稀土超磁致伸缩材料广泛用于声呐系统、大功率超声器件、 精密控制系统、驱动器和机器人等。
二、稀土磁性材料
稀土金属原子具有未充满的4f电子层，并且被外层的5s， 5d电子层屏蔽，可以产生更强的电子自旋磁矩和轨道磁矩。 1、稀土永磁材料 稀土永磁材料，即稀土永磁合金，含有作为合金元素的稀 土金属，它的永磁性来源于稀土与3d过渡金属形成的某些特殊 金属间化合物。由于它的最大磁能积是传统的永磁材料铝镍钴 和铁氧体的5-10倍，甚至更高等优异的永磁特性，该新材料一 问世立刻引起了人们的极大关注，其应用已涉及所有永磁应用 领域并在迅速扩大，是永磁材料领域中发展最快的材料。 稀土永磁材料成分可分为稀土钴永磁材料、稀土铁永磁材 料、稀土铁氮和稀土铁碳等三类。从稀土永磁材料的制备工艺 和特性上分可分为烧结磁体、黏结磁体、热压磁体、热变形压 磁体和热轧磁体等五类。
三 、稀土涂料
稀土元素的颜色 稀土氧化物有多种，如LnO、Ln2O3和LnO2，其中Ln2O3 较常见。随着原子序数的递增，电子被填充在4f轨道上，其三价 离子的颜色为：镧Ln无色，铈Ce无色，镨Pr绿色，钕Nb淡红 （紫）色，钜Pm粉红、淡黄色，钐Sm黄色，铕Eu无色或淡粉 红色，钆Gb无色，铽Tb无色或淡粉红色，镝Dy黄色，钬Ho粉红、 淡黄色，铒Er淡红（紫）色，铥Tm绿色，镱Yb无色，镥Lu无 色 稀土元素在涂料工业中的应用 根据其颜色不同和化学性质的不同，稀土在涂料工业中的应 用可主要归纳为:涂料催干剂、涂料固化剂、聚合引发剂及催化 剂、溶剂合成催化剂、涂料发色、助色、稳色剂、涂料变色剂、 涂料发光剂、稀土隔热保温涂料、抗菌保健生态涂料、纳米绿色 钢化涂料、稀土着色彩砂、稀土复合氧化物远红外辐射材料

珍贵的稀土稀土元素在现代科技中的应用珍贵的稀土：稀土元素在现代科技中的应用稀土元素，顾名思义，是一类在自然界中含量很低的元素，其构成了稀土系列，包括15个元素：镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）以及锕系列元素镤（Pa）。

这些稀土元素虽然在自然界中含量较低，但其在现代科技中的应用却举足轻重。

稀土元素独特的物理和化学性质，使其被广泛应用于电子、光电、催化、材料、冶金、能源等领域。

一、电子领域：稀土元素在电子领域的应用主要体现在液晶显示器、磁性材料和电子器件等方面。

1. 液晶显示器：稀土元素的配合物可以被用作制备液晶显示器的材料，其中钆和铕离子具有很高的磁光旋转力，可以使液晶分子旋转，从而改变其透光性能，实现彩色显示效果。

2. 磁性材料：稀土元素与过渡金属形成的稀土磁体具有较高的磁性能，被广泛应用于电机、发电机、磁共振成像等设备中。

其中钕铁硼（NdFeB）磁体是目前商业化应用最广泛的稀土磁体，具有高磁能积和优良的磁性能。

3. 电子器件：稀土元素在电子器件中的应用包括发光二极管（LED）、激光器、场发射显示器等。

稀土元素的发光特性使其成为制备高亮度、高效率的LED材料的重要组成部分。

二、光电领域：稀土元素在光电领域的应用主要体现在激光、荧光材料和光纤通信等方面。

1. 激光：由于稀土元素离子能够在特定的能级之间发生非辐射跃迁，它们可以作为激光的主要激发物质。

其中钕离子可以激发红外激光，铽离子可以激发蓝光激光。

2. 荧光材料：稀土元素在荧光材料中起到发光中心的作用，通过调整稀土元素离子的能级结构，可以实现不同颜色的发光效果。

欧洲铈（Eu2 +）离子常用于制备红色荧光材料，镓铝石榴石（Gd3Ga5O12：Eu3 +）是一种应用广泛的红光荧光材料。

3. 光纤通信：稀土元素掺杂的光纤可以通过调节其能级结构，改变光纤的光学性能。

稀土永磁材料摘要：本文简要介绍了稀土永磁材料的分类及各类各代稀土永磁材料的组成，稀土永磁材料的性能特点，重点介绍了稀土永磁材料的应用。

关键词：稀土永磁；分类；性能；应用；一、前言稀土永磁材料是稀土元素与过渡族金属Fe,Co,Cu,Zr等或非金属元素B,C,N等组成的金属间化合物，其永磁性来源于稀土与3d过渡族金属所形成的某些特殊金属间化合物。

它是重要的金属功能材料，利用其能量转换动能和磁的各种物理效应可以制成多种形式的功能器件。

永磁材料无所不在，小到手表、照相机、录音机、CD机、VCD机、计算机硬盘，大到发动机、汽车、医疗器械等都用到永磁材料，正是稀土永磁材料的发展，才使得电子产品尺寸进一步缩小，性能进一步改善，从而适应了当今轻、薄、小的发展趋势。

①②二、稀土永磁材料的分类稀土永磁材料是20世纪60年代出现的新型金属永磁材料，至今，已经具有规模生产和使用价值的稀土永磁材料已有两大类、三代产品。

第一大类是稀土—钴合金系（即RE-Co永磁），它又包括两代产品。

第一代稀土永磁体1：5型合金，即SmCo5；第二代稀土永磁材料是2：17型SmCo合金，即Sm2Co17，它们均是以钴为基的稀土永磁合金；第二大类是RE-Fe-B系永磁，或称铁基稀土永磁材料；第三代稀土永磁，是以NdFeB合金为代表的Fe基稀土永磁材料。

①③⑴第一代稀土永磁SmCo5第一代稀土永磁是1：5型RE-Co永磁，于1967年问世，是一种二元金属间化合物，由稀土金属（用RE表示）原子与其它金属原子（用TM表示）按1：5的比例组成的1：5型RE-Co永磁，化学成分为Sm34%（或37%）、Co66%（或63%）。

Sm的熔点为1350°。

其中又分为单相和多相两种。

单相是指从磁学原理上为单一化合物的RECo5永磁体，如SmCo5、（SmPr）Co5烧结永磁体等，它属于第一代稀土永磁材料。

多相的1：5型RE-Co永磁材料是指以1：5相为基体、有少量的2：17型沉淀相的1：5型永磁材料。

稀土元素在新能源汽车领域的应用稀土元素是指地壳中含量较少、分布较零散的一类元素，通常包括17种元素，如镧系元素、钪系元素等。

这些稀土元素在新能源汽车领域发挥着重要的作用，下面将就稀土元素在新能源汽车发展中的应用进行探讨。

一、稀土永磁材料在新能源汽车电机中的应用
稀土永磁材料，是由稀土金属与过渡金属（镍、铁、钴等）组成的合金材料，具有较高的磁能积和矫顽力，被广泛应用于新能源汽车电机中。

相比于传统永磁材料，稀土永磁材料具有更好的性能表现，可以实现电动汽车高效、高速、节能的特点。

二、稀土催化剂在新能源汽车尾气处理中的应用
尾气排放一直是传统内燃机车辆的难题，而稀土催化剂的出现为此提供了有效解决方案。

稀土催化剂可以降低汽车尾气中有害物质的排放，使新能源汽车更环保更清洁。

三、稀土镁合金在新能源汽车轻量化设计中的应用
轻量化设计是新能源汽车发展的重要方向之一，而稀土镁合金因其具有较低的比重和良好的韧性，在汽车结构材料中得到了广泛应用。

稀土镁合金可以有效减轻汽车重量，提高汽车续航里程，增强汽车安全性。

四、稀土材料在新能源汽车电池中的应用
新能源汽车电池的性能直接关系到汽车的续航里程和充电速度，而
稀土材料的应用可以提升电池的性能表现。

例如，稀土元素可以提高
电池的循环寿命和充放电效率，从而使电池更加稳定可靠。

稀土元素在新能源汽车领域的应用，不仅推动着新能源汽车的技术
进步，也为汽车行业的可持续发展提供了新的可能性。

相信随着技术
的不断创新和发展，稀土元素在新能源汽车领域的应用会越来越广泛，为人类社会的绿色出行作出更大的贡献。

过渡金属（II）§21-1 铁系元素一、概述铁系元素：Fe ---3d64s2；氧化态：+2，+3，+4，+5，+6Co---3d74s2；+2，+3，+4Ni---3d84s2；+2，+3，+4最高氧化数低于族数元素电势图（P1013）：酸性条件下：Fe2+, Co2+, Ni2+最稳定，但Fe2+易被氧化Fe(VI), Co(III), Ni(IV)有强氧化性碱性条件下：M（II）的还原性增强4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(快)4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3(慢)Ni(OH)2+O2→不反应单质性质：Fe Fe+2H+=Fe2++H2↑3Fe+4H2O(g) 850K Fe3O4+4H2Fe+NH3→Fe2NFe+O(S2,Cl2,P) 猛烈反应Co Co+2H+=Co2++H2↑(反应慢)Ni Ni+2H+=Ni2++H2↑Co、Ni在碱中的稳定性高于Fe；三者都在冷的浓HNO3中钝化；Fe在含有重铬酸盐的酸中也钝化。

二、铁的化合物1.氧化数为+2的化合物a.FeO和Fe(OH)2FeO的制备：FeC2O4隔绝空气ΔFeO+CO+CO2性质：碱性氧化物Fe(OH)2的制备：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓(白)性质：还原性+O2+2H2O=4Fe(OH)32酸碱性：主要呈碱性，酸性弱Fe(OH)2+4OH-(浓)=[Fe(OH)6]4-b.FeSO4制备：2FeS2(黄铁矿)+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4或Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe2(SO4)3+Fe=3FeSO4性质：热稳定性2FeSO4573K Fe2O3+SO2+SO3溶解性：易溶于水水解性：微弱水解Fe2++H2O=Fe(OH)-+H+还原性：4FeSO4+O2+2H2O=4Fe(OH)SO46FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O氧化性：Zn+Fe2+=Zn2++Fec.Fe(II)的配位化合物多为六配位的，配体如H2O、CN-、C5H5-等[Fe(H2O)6]2+淡绿色2KCN+FeS=Fe(CN)2+K2S4KCN+Fe(CN)2=K4[Fe(CN)6]K4[Fe(CN6).3H2O 即黄血盐K4[Fe(CN)6] 373K 4KCN+FeC2+N2K++Fe3++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6 ]↓(普鲁士蓝)---检Fe3+2C5H5MgBr+FeCl2=(C5H5)2Fe(二茂铁)+MgBr2+MgCl22.氧化态为+3的铁的化合物a.氧化物及氢氧化物Fe2O3: α型---顺磁性由Fe(NO3)3或Fe2(C2O4)3分解制备γ型----铁磁性由Fe3O4氧化制得Fe3O4(FeO.Fe2O3):=Fe3O426FeO+O2=2Fe3O43Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑Fe(OH)3(即Fe2O3.nH2O): 两性偏碱性Fe(OH)3+3OH-(浓)=[Fe(OH)6]3-b.FeCl3共价分子，易升华，蒸气中双聚氧化性（酸性介质中）：2Fe3++2I-=2Fe2++I22Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+水解性：Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+Fe(OH)2++H2O=Fe(OH)2++H+H[Fe(H2O)5OH]2++[Fe(H2O)6]3+=[(H2O)5Fe-O-Fe(H2O)5]5++H2OOH 2[Fe(H2O)5OH]2+=[(H2O)4FeFe(H2O)4]4++2H2OOH当pH=0时[Fe(H2O)6]3+占99%pH=2-3时聚合度>2的多聚体pH>3 Fe(OH)3胶状↓Fe2(OH)24+、Fe2(OH)42+等聚合离子可与SO42-结合成一种浅黄色复盐晶体M2Fe6(SO4)4(OH)12 (M=K+, Na+,NH4+)，例Na2Fe6(SO4)4(OH)12(黄铁矾)的制备过程如下：(SO4)3+6H2O=6Fe(OH)SO4+3H2SO424Fe(OH)SO4+4H2O=2Fe2(OH)4SO4+2H2SO 42Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)4SO4+Na2SO4+2H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+H2SO4配合性：六配位，配体如H2O、CN-、F-、SCN-等2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2KCl+2K3[Fe(CN)6](赤血盐)K3[Fe(CN)6]在碱性介质中有氧化性：4K3[Fe(CN)6]+4KOH=4K4[Fe(CN)6]+O2↑+2 H2OK++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓(縢式蓝)---检Fe2+Fe3++nSCN-=[Fe(SCN)n]3-n(血红色)----检Fe3+还原性：2Fe3++10OH-+3ClO-=2FeO42-+3Cl-+5H2O3.氧化数为+6的铁的化合物FeO42-+8H++3e-= Fe3++4H2Oφo A=2.20VFeO42-+4H2O+3e-= Fe(OH)3+5OH-φo B=0.72VClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-φo B=0.89V2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-(紫红色)+3Cl-+5H2OFe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3K NO2+2H2OBa2++FeO42-=BaFeO4↓FeO42-在酸性条件下不稳定：4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O钴的化合物1.+2价的钴的化合物CoO(灰绿)：由CoCO3(或CoC2O4、Co(NO3)2隔绝空气加热制得难溶于水，不溶于碱，溶于酸Co3O4(黑)：由CoCO3(或CoC2O4、Co(NO3)2在空气中加热制得Co(OH)2:Co2++OH-+Cl-=Co(OH)Cl↓(蓝)Co(OH)Cl+OH-=Co(OH)2↓(粉红)弱两性，偏碱性Co(OH)2+2OH-(浓)=Co(OH)42-还原性：4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3↓(棕褐色)Co(OH)2+Br2(或Cl2, ClO-)→Co(OH)3 Co2+的配合性：易与NH3、CN-、SCN-、NO3-等形成配合物，配合物还原性强，不稳定CoCl2.6H2O 325K CoCl2.2H2OCoCl2.H2O 393K CoCl2粉红紫红蓝紫蓝[Co(NH3)6]3++e-=[Co(NH3)6]2+φo=0.10V4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O=4[Co(NH3) ]3++4OH-64[Co(H2O)6]2++20NH3+4NH4++O2=4[ Co(NH3)6]3++26H2O2[Co(H2O)6]2++10NH3+2NH4++H2O2 =2[Co(NH3)6]3++14H2O2K4[Co(CN)6]+2H2O 微热2K3[Co(CN)6]+2KOH+H2↑Co2++4SCN- =[Co(SCN)4]2-(蓝色，在有机溶剂中较稳定，水中易解离)Hg2++[Co(SCN)4]2-=Hg[Co(SCN)4]↓(蓝)Co2++4NO3-=[Co(NO3)4]2-(八配位，NO3-为双齿配体)2.+3价的钴的化合物----氧化性O3.H2O 573K Co3O4+O2↑22Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2OCo3+的配合性：配合物稳定，与NH3、CN-、NO2-、F-等形成六配位的配合物，只有F-的配合物为高自旋Co2++7NO2-+3K++2HAc ΔK3[Co(NO2)6]↓+NO↑+H2O+Ac-易通过OH-、NH2-、NH2-、O22-、O2-为桥形成多核配合物O2[(NH3)4CoCo(NH3)4]Cl3NH2配合物的异构体多，如：[(ONO)Co(NH3)5]Cl2红色[(NO2)Co(NH3)5]Cl2黄棕色四、镍的化合物+2价的镍的化合物NiO: 暗绿色，溶于酸，难溶于水，不溶于碱Ni(OH)2: 苹果绿，碱性还原性：2Ni(OH)2+Br2+2OH-=2Ni(OH)3↓(棕黑)+2Br-稳定性：在空气中稳定Ni2+的配合性：[NiCl4]2-四面体构型[Ni(CN)4]2-平面正方形构型Na2[Ni(C N)4].3H2O 黄色K2[Ni(CN )4].H2O 橙色[Ni(NH3)6]2+天蓝色[Ni(en)3]2+紫红色与丁二酮肟形成鲜红色的内配盐沉淀，用于鉴定Ni2+2.+3、+4价的镍的化合物------氧化性β-NiO(OH)：黑色，碱性2Ni2++KBrO+4OH-=2 β-NiO(OH)+KBr+H2ONiO2.nH2O: 黑色，强氧化性，不稳定Ni2++ClO-+2OH-+(n-1)H2O=NiO2.nHO+Cl-2Ni(OH)3:2Ni(OH)2+Br2+2OH-=2Ni(OH)3↓(棕黑)+2Br-2Ni(OH)3+6HCl(浓)=2NiCl2+Cl2↑+6H2O五、铁、钴、镍的低氧化态的配合物如Fe(CO)5、HCo(CO)4存在反馈π键Ni+4CO 325K, 1atm Ni(CO)4(无色液体)Fe+5CO 373-473K, 2.02×107Pa Fe(CO)5淡黄液体)2CoCO3+2H2+8CO 393-473K,2.53-3.03×107Pa Co(CO)8+2CO2+2H2O2羰基配合物的特点：熔、沸点低，易挥发，易分解，有毒Fe(CO)5473-523K Fe+5COFe(CO)5+2NO=Fe(CO)2(NO)2+3 COCo2(CO)8+2NO=2Co(CO)3(NO) +2CO(NO为三电子配位体)§21-2 铂系元素一、概述Ru Rh Pd Os(蓝灰)Ir PtRu、Rh、Os、Ir不溶于王水Pt、Pd溶于王水Pd还溶于稀或浓硝酸及热的硫酸中室温下仅有粉末状的Os被氧化成挥发OsO4Ru+O2ΔRuO2Rh+O2炽热Rh2O3升温分解Pd+O2炽热PdO 升温分解Pt+O2ΔPtO Δ分解铂系金属不与N2作用，与S、P、Cl2、F2等在高温下反应Pt+Cl2(干燥) >523K PtCl2H2PtCl5+Cl2573K PtCl4(红棕色) 643-708K PtCl(暗绿)3708-854K PtCl2855K Pt苛性碱或Na2O2对Pt腐蚀严重Pt易与S, M2S, Se, Te, P4, M3PO4, 磷化物作用二、铂和钯的重要化合物1.H2[PtCl6] 及其盐PtCl4+2HCl=H2[PtCl6]H2[PtCl6].6H2O 橙红：两性4Pt(OH)4+6HCl=H2[PtCl6]+4H2OPt(OH)4+2NaOH=Na2[Pt(OH)6]PtCl4+2NH4Cl=(NH4)2[PtCl6]PtCl4+2KCl= K2[PtCl6]Na2[PtCl6]易溶于水、酒精(NH4)2[PtCl6]及M2[PtCl6] (M=K,Rb,Cs)均为难溶于水的黄色晶体氯亚铂酸盐：K2[PtCl6]+K2C2O4=K2[PtCl4]+2KCl+2CO2↑(NH4)2[PtCl6] ΔPt+2NH4Cl+2Cl2↑3(NH4)2[PtCl6] Δ3Pt+2NH4Cl+16HCl+2N2↑稳定性：[PtF6]2- < [PtCl6]2-< [PtBr6]2- < [PtI6]2-K盐颜色：黄深红黑Pt(II)-乙烯配位化合物[PtCl4]2-+C2H4 =[Pt(C2H4)Cl3]-+Cl-2[Pt(C2H4)Cl3]- =[Pt(C2H4)Cl2]2+2Cl-3.PdCl2PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2↑+2HCl第二十二章镧系元素和锕系元素§22-1引言1.镧系元素2.稀土元素3.轻稀土（铈组稀土）：La, Ce, Pr, Nd, Pm,Sm, Eu4.重稀土（钇组稀土）:Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu(Sc)，Y§22-2镧系元素的电子层结构及通性一、镧系元素在周期表中的位置及其电子层结构电子层结构：P1070二、镧系收缩势是随着原子序数的增大而缩小，这个现象称“镧系收缩”。

稀土材料的微观结构与性能优化稀土材料，作为现代科技领域的“明星”，凭借其独特的性能在众多领域展现出了无可替代的作用。

从高科技电子产品到先进的工业制造，从绿色能源开发到医疗设备创新，稀土材料的身影无处不在。

而要深入理解稀土材料的卓越性能，就必须从其微观结构入手，探索微观世界的奥秘，进而实现性能的优化，为人类社会的发展带来更多可能。

稀土元素，包括镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）以及钪和钇，它们具有相似的化学性质。

在原子结构层面，稀土元素的电子构型独特，其 4f 轨道未填满，这赋予了它们丰富的物理和化学特性。

从微观结构的角度来看，稀土材料的晶体结构多样。

以常见的稀土氧化物为例，如氧化镧（La₂O₃），其具有六方晶系结构，晶格常数和原子间的键长、键角等参数决定了材料的物理性质。

而稀土金属间化合物，如钕铁硼（Nd₂Fe₁₄B），则具有复杂的晶体结构，其中稀土原子、过渡金属原子和硼原子之间的相互位置和化学键合方式对磁性能起着关键作用。

微观结构中的缺陷，如空位、位错和晶界等，也对稀土材料的性能产生重要影响。

空位的存在可能改变材料的电学和光学性能；位错则会影响材料的力学性能，如强度和韧性；晶界作为不同晶粒之间的过渡区域，对材料的扩散、相变和高温性能有着显著的调控作用。

深入研究稀土材料的微观结构，为性能优化提供了明确的方向。

通过精确控制合成条件，如温度、压力、反应时间和气氛等，可以调控晶体结构的完整性和缺陷的分布，从而优化材料的性能。

例如，在制备稀土永磁材料时，通过优化热处理工艺，减少晶体缺陷，能够显著提高磁性能。

在稀土发光材料中，通过掺杂其他元素来改变微观结构，可实现发光颜色、强度和效率的调控。

比如，在钇铝石榴石（YAG）中掺入铈离子（Ce³⁺），可以使材料在蓝光激发下发出明亮的黄光，广泛应用于白光 LED 照明。

对于稀土催化材料，微观结构的优化可以提高催化活性和选择性。

第二章稀土发光材料的制备及应用近几十年来，稀土发光材料在国外得到惊人的发展，形成了相当大的生产规模和客观的市场，其产值和经济效益都很高[1-3]。

到90 年代，依然以一定的速度增长。

国外在稀土新材料方面几乎每隔3~5 年就有一次突破，而稀土发光材料则是这宝库中五光十色的瑰宝。

据美国商业信息公司最近统计，在美国稀土各应用高技术领域中，光存储器的年增长率达50%，灯用稀土荧光粉20%，名列第二位，电视荧光粉为 3.4%，仅电视用荧光粉1998 年在美国的消费量居稀土消费量第五位，为104.3 吨，价值2700 万美元，到1995 年达131.5 吨。

我国彩电荧光粉及紧凑型荧光灯用稀土荧光粉在80年代增长速率更快，工业生产规模相当可观，且有部分出口。

这表明，稀土发光材料的发展及在稀土各应用领域中占有举足轻重地位。

随着新型平板显示器、固态照明光源的发展，对新型高效发光粉体的需求日益增多。

由于纳米材料具有其他大颗粒材料所不具有的结构及各种性质如电性质、光性质等，研究纳米稀土发光材料已成为目前引人注目的课题。

以钒酸盐、磷酸盐为基质的纳米稀土发光材料都是很具有研究意义及应用价值的稀土荧光粉，比如纳米级YVO4:Eu，作为一种很好的红光粉体，已经广泛应用于荧光灯以及彩色显像管（CRT）中[4-6]。

另外，近来的研究表明纳米级Y(V,P)O4:Eu，YPO4:Tb在真空紫外区（VUV）有较好的吸收，是很有前途的等离子体平板显示器（PDPs）用的发光材料[7-11]。

在纳米尺度的YBO3:Eu3+中，由于表面Eu3+对称性低，使得5D0－7F2的跃迁几率增加，这改善了YBO3:Eu3+体材料中色纯度低的问题[12 ]。

总之，随着科技的发展和人们生活的需要，稀土发光材料的研究面临着新的挑战：这主要包括激发波长的变化，如PDP用荧光粉需真空紫外激发，固态照明用荧光粉需近紫外激发；材料尺寸形态的变化等。

这就要求人们改善材料的发光性质或开发新的发光体系。

磁化率与温度的关系
顺磁性物质的磁化率与温度的关系应服从Curie定律,即： χM=C/T （ 其中C为Curie常数 T为绝对温度） 它的实际意义是考虑抗磁性和与温度无关的顺磁性的效 应后的 χM校正=C/T 对此式加以修正使χM校正对1/T通过坐标原点的图形， χM校正=C/(T-ө) 这就是Curie-Weiss定律 ， ө为Weiss常数
稀土金属的磁性
在常温下，稀土金属均为顺磁物质，随着温度的降低， 在常温下，稀土金属均为顺磁物质，随着温度的降低，它们 会发生由顺磁性变为铁磁性或反铁磁性的有序变化。 会发生由顺磁性变为铁磁性或反铁磁性的有序变化。 稀土金属的磁性主要与其未充满的4f壳层有关 壳层有关， 稀土金属的磁性主要与其未充满的 壳层有关，金属的晶 体结构也影响着它们的磁性变化。由于稀土金属的4f壳层处 体结构也影响着它们的磁性变化。由于稀土金属的 壳层处 在内层，且金属态的5d1,6s2电子的三价离子的磁矩几乎相同。 电子的三价离子的磁矩几乎相同。 在内层，且金属态的 电子的三价离子的磁矩几乎相同 除了Sm,Eu,Yb外） （除了 外 这是由于Eu和 金属只提供二个传导电子 以保持4f壳层的 金属只提供二个传导电子， 这是由于 和Yb金属只提供二个传导电子，以保持 壳层的 半充满和全充满的稳定性， 半充满和全充满的稳定性，所以它们的有效磁矩与相应的二价 离子磁矩相近
3d
µJ
µ L4f 4f
3d 金 属 与 轻 稀 土 金 属
µ s3d
3d 金 属 与 重 稀 土 金 属
M
R
M
R µ s4f
µ s4f
µ J4f
µ L4f
3d金属的自，当3d电子云重叠时， 相邻原子的3d电子存在交换作用，其交换作用与 两个自旋磁矩的夹角有关，当夹角为0，即同向 排列，成为铁磁性耦合。当夹角为180即相邻3d 电子反向平行耦合，称为反铁磁性耦合。当交换 作用很弱或不存在时，由于热运动是影响原子磁 矩混乱取向，变成磁无序，即顺磁性

稀土永磁材料稀土永磁材料是一种具有极高磁性的材料，能够将磁场变换为电能，被广泛应用于电动机、发电机、手机、电脑等电子产品中。

稀土永磁材料由于其独特的性能，成为了现代工业中不可或缺的材料。

稀土永磁材料的主要成分是稀土元素和过渡金属元素。

稀土元素是指原子序数为57到71之间的元素，包括镧系元素、铈系元素、铕系元素等。

过渡金属元素则是指原子序数为21到30之间的元素，如铁、钴、镍等。

这些元素在稀土永磁材料中以一定的比例组成晶格结构，使其拥有极高的磁性。

稀土永磁材料具有以下几个特点：首先，稀土永磁材料具有极高的磁感应强度和矫顽力。

其磁性能远远超过了传统的铁、钴等材料，因此能够在相对较小的体积中产生强大的磁场，大大提高了电机、发电机的效能。

其次，稀土永磁材料具有优异的抗腐蚀性和稳定性。

它能够在较高的温度下保持较高的磁性能，不易受到外界环境的影响和损害，因此在各种恶劣的工作环境中都能保持良好的工作状态。

再次，稀土永磁材料具有较小的体积和重量。

相较于传统的电机、发电机，采用稀土永磁材料制成的电机、发电机体积更小、重量更轻，因此能够大幅度降低设备的占地面积和运输成本，提高了产品的使用效率。

最后，稀土永磁材料具有可回收性和可再利用性。

稀土元素在自然界中分布较少，开采稀土矿石对环境造成了一定的影响。

因此，科学家们正在努力开发高效回收稀土元素的方法，以减少对稀有资源的依赖，并将废弃稀土永磁材料进行再利用，降低了对环境的负担。

总之，稀土永磁材料是一种具有极高磁性的材料，被广泛应用于电机、发电机、手机、电脑等电子产品中。

其优异的磁性能、抗腐蚀性、小体积轻重量以及可回收性等特点，使其成为现代工业中不可或缺的材料。

然而，由于稀土元素在自然界中分布较少，我们应该积极推动稀土永磁材料的可回收利用，以减少对稀有资源的依赖，并为环境保护做出贡献。