1、稀土化合物的发光是基于它们的 4f 电子在 f-f 组态之内或 f-d 组态之间的跃迁。具有未充满的 4f 壳层的稀土原子或离子，其光谱大约有 30 000 条可观察到的谱线，它们可以发射从紫外光、可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射。稀土离子丰富的能级和 4f 电子的跃迁特性，使稀土成为巨大的发光宝库，从中可发掘出更多新型的发光材料。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质.稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的 4f5d 电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达 20 余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和 激光材料。二氧化铈
2、用于抛光精密玻璃制品，也可做玻璃去色剂和用于生产有色玻璃，硝酸铈用于制造白炽灯罩。铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内度，从而节约空调用电。铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金
3、属等。5、制造高辉度碳弧灯，掺入特种金属里充当合金添加剂。氧化物用于光学器件和玻璃工业，铈盐用于摄影和纺织工业。铈可作催化剂、电弧电极、特种玻璃等。铈的合金耐高热，可以用来制造喷气推进器零件。硝酸铈可用来制造煤气灯上用的白热纱罩。三氧化二镨可用于制造优良的高温陶瓷材料，也用于制造绿色的镨玻璃；镨在石油化工方面可用作催化剂。常用来制造有色玻璃、搪瓷和陶瓷；制造特种合金和用作催化剂。镨钕的混合氧化物，常用来制造遮光眼镜，作为电焊工和玻璃工的防护镜。镨和镁一起用于制造飞机引擎的合金中；用于碳弧光照明的碳芯中；镨的氧化物用于为玻璃或珐琅添加黄色； 镨和钕的混合物可以用于制造电焊和玻璃制造使用的护目镜。
4、镨钕环烷 烷基铝 氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。金属、合金 钢铁与有色金属改性剂、永磁材料混合氧化物 石油裂化催化剂、农用稀土、助染助鞣单一氧化物 陶瓷和玻璃着色剂、光纤、抛光粉、塑料颜料、有机化合物 化工催化剂、稳定剂和改性剂;饲料添加剂可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。（2）Pm147 放出能量低的 射线，用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电源。此种电池体积小，能连续使用数年之久。此外，钷还用于便携式 X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。钐 用于制造激光材料、微波和红外器材，在原子能工业上也有较重要的用处用于电子和陶瓷工业。钐容易磁化却很难退磁，这意味着将
5、来在固态元件和超导技术中将会有重要的应用。铕用作彩色电视机的荧光粉，在激光材料及原子能工业中有重要的应用可用作彩色电视机的荧光粉，这些荧光粉发出闪亮的红色，用来制造电视荧光屏；激光材料等。钆 常用作原子反应堆中吸收中子的材料。也用于微波技术、彩色电视机的荧光粉。在潮湿的空气中变晦暗。溶于酸，不溶于水。氧化物为白色粉状。盐类无色。有良好的超导电性能、高磁矩及室温居里点等特殊性能。铽它的化合物可做杀虫剂，亦用来治疗皮肤病。激活剂荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂，如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质，在激发状态下均发出绿色光。 磁光贮存材料磁光贮存材料，近年来铽系磁
6、光材料已达到大量生产的规模，用 Tb-Fe 非晶态薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高1015倍。 磁光玻璃含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、机构和飞机太空望远镜的调节 机翼调节器等领域。用于制作高温燃料电池和激光材料。铽的应用大多涉及高技术领域，是技术密集、知识密集型的尖端项目，又是具有显著经济效益的项目，有着诱人的发展前景。磁光贮存材料，近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模
7、，用 Tb-Fe 非晶态薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高1015 倍。含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制.Terfenol 是 70 年代才发现的新型材料，该合金中有一半成份为铽和镝，有时加入钬，其余为铁，该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制，当 Terfenol 置于一个磁场中时，其尺寸的变化比一般磁性材料变化大这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、机构和飞机太空望远镜
8、的调节 机翼调节器等领域。氧化铒 Er2O3 为玫瑰红色，用来制造陶器得釉彩由于铈系稀土抛光粉具有较优的化学与物理性能，所以在工业制品抛光中获得了广泛的应用，如已在各种光学玻璃器件、电视机显像管、光学眼镜片、示波管、平板玻璃、半导体晶片和金属精密制品等的抛光。 高铈系稀土抛光粉，主要适用于精密光学镜头的高速抛光。实践表明，该抛光粉的性能优良，抛光效果较好，由于价格较高，国内的使用量较少。 中铈系稀土抛光粉，主要适用于光学仪器的中等精度中小球面镜头的高速抛光。该抛光粉与高铈粉比较，可使抛光粉的液体浓度降低 11%，抛光速率提高 35%，制品的光洁度可提高一级，抛光粉的使用寿命可提高 30%。目前
9、国内使用这种抛光粉的用量尚少，有待于今后继续开发新用途。 低铈系稀土抛光粉，如 771 型适用于光学眼镜片及金属制品的高速抛光;797 型和C1 型适用于电视机显象管、眼镜片和平板玻璃等的抛光；H500 型和 877 型适用于电视机显象管的抛光。此外，其它抛光粉用于对光学仪器，摄像机和照像机镜头等的抛光，这类抛光粉国内用量最多，约占国内总用量 85%以上。 铈基稀土抛光粉是较为重要的稀土产品之一。因其具有切削能力强，抛光时间短、抛光精度高、操作环境清洁等优点，故比其他抛光粉（如 Fe2O3 红粉）的使用效果佳，而被人们称为“抛光粉之王” 。低价铈在氧化铈晶格中的存在，促进了 Ce4+与 Ce3
10、+之间的转化，增强了抛光过程中抛光粉与玻璃之间羟基水合物软化层的形成，大大增强了粉体的抛光性能。稀土抛光粉中含Ce3+，抛光粉的悬浮性能好，分散性强，应用到玻璃抛光中切削力大，对玻璃抛光面划痕少，抛光平整度高。含 Ce3+的稀土抛光粉制备工艺流程简单，工艺容易控制，易于工业化生产稀土永磁材料，特别是被称做“一代磁王”的钕铁硼永磁体，是当今磁性最强的永磁材料，它们的出现正带动机电产业发生着革命性的变革。各种高性能稀土永磁电机已被用于汽车、精密机构、计算机、工业自动化系统、航空、航天和军工技术等，使机电产品更加高性能和轻小型化。稀土镍氢电池作为“绿色能源” ，不但被大量用于笔记本电脑、移动电话、摄
11、录像机和收录机等方面，还正被开发用作未来绿色交通工具 电动汽车的动力源。稀土发光材料是彩色电视和各种显示器不可缺少的发光体，也是制造三基色节能灯和金属卤化物灯等现代绿色照明光源的必需材料。稀土长余辉荧光粉具有白天吸收阳光，夜晚能自动发光的本领，用做铁路公路标志、街道和建筑物标牌等夜间显示，既方便节能，又有装饰美化效果。钇铽铁等稀土磁光存储材料的光记录密度比一般磁盘大 10 倍以上，具有容量大及存取速度快等优点，用于高存储密度光盘，可擦涂 100 万次，是电子信息存储技术的重要材料。稀土掺铒石英光纤放大器，已大量用于无须中间放大的光通讯系统，使光纤通讯更加方便快捷。目前大约 90%的激光材料都涉
12、及稀土，在国际上已商品化的 45 种激光材料中，稀土激光材料就占 30 多种，已被广泛用于光通讯、精密加工、医疗和军事技术等领域。此外，还有稀土超磁致伸缩材料，稀土磁制冷材料，稀土高温超导、稀土功能陶瓷材料、稀土复合肥和稀土药物等，都不断有新的科技成果出现并逐步得以产业化稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育、增加根系对养分的吸收。稀土还能促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。除了以上主要作用外，稀土元素还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。大量研究表明，施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用，这已得到许多实验结果的证实。用富镧稀土对春小麦喷
13、施或拌种，实验结果显示春小麦生长发育得到促进，结实穗数和籽粒数也有所增加，表明使用稀土可提高春小麦对氮、磷肥的吸收、运转、利用，并减少土壤中氮素损失。花生喷施稀土，对根瘤固氮活性和叶片硝酸还原酶活性均有显著的促进作用，从而提高了叶片氨态氮含量，降低了硝态氮含量，改善了植株的碳氮代谢，对改善品质，提高产量有利。稀土在氮、磷均衡营养供应的条件下，对一些作物有增产刺激作用，增产机理在于稀土可促进、协调作物对矿质养分的吸收，刺激酶活性。稀土是生理活性物质，必须与大量营养元素进行合理的配用，才能发挥效益。大田作物栽培常会遇到诸如干旱、高温、低温、盐渍、病虫害等逆境条件。使用稀土，可以增强作物对上述不良环
14、境条件的抵抗能力。稀土元素能增强作物的抗逆性和抗病性，稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性，提高细胞膜的保护功能，增强作物对不良环境的抵抗能力，加强代谢过程中的氧化酶活性，有效地抑制病原体侵染，从而提高作物的抗病性。稀土对农作物的作用不仅能提高作物的产量，还能改善品质，如使葡萄的果粒增大，糖酸比提高，改进风味。稀土拌种可使玉米的品质改善，产量提高。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的 Vc 含量，总糖含量，糖酸比均有所提高，促进果实着色和早熟。并可抑制贮藏过程中呼吸强度，降低腐烂率。施用稀土复合肥还可减少蔬菜中硝酸盐的积累。另外稀土元素对啤酒花、水稻的产量与品质均有影响。稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土
15、金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）永磁体。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料现在稀土永磁材料一成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达的方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法” ，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。稀土元素无论被用作发光（荧
16、光）材料的基质成分，还是被用作激活剂，共激活剂，敏化剂或掺杂剂，所制成的发光材料，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。投影电视用荧光粉与普通彩电荧光粉相比，需承受更大的电流密度和更高的阴极电压。红粉采用铕激活的氧化钇。绿粉以铽为激活剂，基质主要有钇铝石榴石、溴氧化镧、氯氧化镧等。蓝粉采用二价铕激活的碱土金属氯磷酸盐或碱土金属硅酸盐。红色稀土荧光粉所用的氧化钇和氧化铕原料。被应用于彩色电视显象管（CRT）中加入微量的三价铽或镨离子可以有效地提高发红光的三价铕离子的发光效率在彩电荧光粉中主要应用铕激活的硫氧化钇红色荧光粉，它在三基色荧光粉中技术含量和附加值最高。红、蓝、绿的三基色荧光体投影电视用
17、荧光粉与普通彩电荧光粉相比，需承受更大的电流密度和更高的阴极电压。红粉采用铕激活的氧化钇。绿粉以铽为激活剂，基质主要有钇铝石榴石、溴氧化镧、氯氧化镧等。蓝粉采用二价铕激活的碱土金属氯磷酸盐或碱土金属硅酸盐。高品质的节能灯一般要求荧光粉化学稳定性好、制灯后光效高、使用寿命长和光衰低。目前商用蓝粉为铕、锰共激活的多铝酸钡镁。绿粉为铽激活的多铝酸镁铈，红粉为铕激活的氧化钇。农用光转换膜将发光材料作为太阳光的转光剂，加入到农用塑料薄膜中制成农膜或大棚，改善光合作用的光质，提高光能利用率，促进农作物、主要使蔬菜的早熟和增产。目前使用和发展的转光剂分两大类：（1）有机铕（钐）的配合物/螯合物；（2）稀土激
18、活的发红光无机荧光体。X 射线增感屏用稀土荧光粉传统的 X 射线用荧光粉是钨酸钙。20 世纪 7080 年代，国外开发成功了增感屏用稀土荧光粉，如铽激活的硫氧化镧、铽激活的溴氧化镧（绿屏用） ，铽激活的硫氧化钇、二价铕激活的氟氯化钡及铥激活的溴氧化镧。与钨酸钙相比，上述稀土荧光粉可使患者受 X 射线照射的时间减少 80%，还能提高 X 光片的分辨率，延长 X 射线管的寿命，并降低能耗。玻璃陶瓷工业是稀土应用的一个重要的传统领域稀土在玻璃工业中被用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂和抛光粉，起着其他元素不可替代的作用。利用一些稀土元素的高折射、低色散性能特点，可生产光学玻璃，用于制造高级照相机、摄
19、像机、望远镜等高级光学仪器的镜头；利用一些稀土元素的防辐射特性，可生产防辐射玻璃。利用稀土元素生产的多种陶瓷颜料具有价廉、颜色纯正、艳丽和耐高温的特点，正受到用户的青睐。镧系光学玻璃具有高折射率、低色散度，可简化光学仪器镜头、消除球差、色差和像质畸变，扩大视场角，提高成像质量；广泛用于航空摄像机、高档相机、高档望远镜、高倍显微镜、复印机、扫描仪、变焦镜头、广角镜头等。6 耐辐射玻璃在玻璃中加入一定氧化铈能提高玻璃被辐照作用的稳定性稀土抛光粉主要应用于电视玻壳、阴极射线管、显示屏、玻璃光学仪器、集成线路板、眼镜片、光掩膜的抛光，它的最大传统市场是彩电阴极射线管。近年来，随着液晶平面显示技术、电子
20、光学工业的不断发展，高性能稀土抛光粉在液晶显示屏、平面直角大屏幕彩电等平面显示产品、计算机、文字处理器以及汽车导航系统、光掩膜、汽车工业等方面得到了广泛应用，铸铁是稀土应用的主要领域之一，是稀土使用量最大的用户。稀土在球墨铸铁中的作用。稀土能使石墨球化。自从 H. Morrogh 最先使用铈得到球墨铸铁以来，先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为，发现铈是最有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。根据我国铁质差、含硫量高（冲天炉熔炼）和出铁温度低的情况，加入稀土是必要的。球化剂中镁是主导元素，稀土一方面可促进石墨球化；另一方面克服硫以及杂质元素的影响以保证球化也是必须的。稀土是制取
21、蠕墨铸铁的主导元素。我国制作蠕墨铸铁所用的蠕化剂中均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅钙合金、稀土锌镁硅铁合金等。稀土净化催化领域的应用稀土元素具有特殊的外层电子结构，其配位数的可变性决定了它们具有某种“后备化学键“或“剩余原子价“的作用，而这种能力正是催化剂所必须具备的。因此，稀土元素不仅本身具有催化活性，还可以作为添加剂或助催化剂提高其他催化剂的催化性能，是稀土大量使用的领域之一。目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：内燃机尾气机外净化；工业废气及人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值烷烃利用等。稀土氧化物不仅可以用作催化剂载体和助剂，而且发现在催化剂中添加稀土氧化物能够
22、改善高比表面涂层的热稳定性和机械强度，提高贵金属活性组分的分散度、抗中毒和耐久性能，提高催化剂的储氧能力和抗氧化性能等。稀土在燃料电池中的研究与应用固体氧化物燃料电池（SOFC）因具有发电效率高、低污染和可持续发电等特点而受到人们越来越多的关注，被誉为 21 世纪的绿色能源。稀土在 SOFC 中的研究开发主要集中在以下几个方面：阴极材料的开发，例如锶掺杂亚锰酸镧（LSM） ；阳极材料的开发，例如镍-YSZ 金属陶瓷；双极连接板材料，例如钙或锶掺杂的铬酸镧钙钛矿材料（LCC）：La1-xCaxCrO3；但更多的是应用在电解质材料上，例如 YSZ（氧化钇掺杂的氧化锆） ，掺杂镓酸镧，氧化钍、氧化铈
23、、稀土钙钛矿复合氧化物等。稀土催化在烟气脱硫中的应用近年来，由于燃煤的大量开采和直接燃烧，致使大气中 SO2的含量不断呈上升趋势，“酸雨“现象时有发生，据统计我国1995年向大气中排放的二氧化硫达到2370万吨，居世界第一位。因此，解决燃煤烟道气的脱硫问题已经成为各国研究的热点。日本用稀土进行了煤的催化气化研究，用硝酸镧、硝酸铈、硝酸钐负载在原煤上的气化率比过去用的硝酸钠明显提高。稀土型脱硫剂易发生脱硫反应的温度区间较宽，为150200，与实际烟道气温度（160）比较吻合，而且其脱硫效率可达90%左右；脱硫剂也可以再生重复使用，所以该稀土型脱硫剂适用于烟道气中的 SO2的脱除。稀土激光材料一般
24、说稀土激光材料通常是指固体激光材料。固体材料分为晶体、玻璃和光纤激光材料，而激光晶体又占主导地位。稀土材料是激光系统的心脏，是激光技术的基础，由激光而发展起来的光电子技术，不仅广泛用于军事，而且在国民经济许多领域，如光通讯、医疗、材料加工（切割、焊接、打孔、热处理等） 、信息储存、科研、检测和防伪等方面获得广泛应用，形成新产业。在军事上，稀土激光材料广泛应用于激光测距、制导、跟踪、雷达、激光武器和光电子对抗、遥测、精密定位及光通讯等方面。提高和改变各军种和兵种的作战能力和方式，在战术进攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可装备激光致盲武器，以及光电对抗等武器。光发射二极管（LED）泵浦的激光晶
25、体制成的激光器输出光束质量好，非线性移频效率高，可把毫瓦级的激光移频到蓝光、绿光和红光区，用于光存贮、显示、遥感、雷达和科研等。 掺钐的氟化钙(CaF2:Sm2+)可输出脉冲激光。掺钕的硅酸盐玻璃获得脉冲激光，从此开辟了具有广泛用途的稀土玻璃激光器的研究。用掺铕的苯酰丙酮的醇溶液获得脉冲激光。可输出连续激光的掺钕的钇铝石榴石晶体（Y3Al5O12:Nd3+） ，它已成为目前获得了广泛应用的固体激光材料，稀土在医药上的应用利用稀土特殊的物理性质和化学性质将其主要应用于临床诊断和药物治疗两个方面。稀土荧光粉就被用于 X 射线增感屏上，经过不断改进，国内已用稀土元素中的镧或铕生产出性能更加优异的感光
26、屏，提高了动态脏器投照的清晰度和诊断水平，而且其照射时间仅为钨屏的 1/31/4，大大减少了照射时间，从而降低对病人的辐射剂量，也延长了管的寿命，节约了能源和设备的投资费用。稀土可以加强核磁共振影像。其原理为：利用自旋驰豫时间差异，加入顺磁的稀土离子作为试剂，可增加两个邻近组织的对比度，更好地改善肾、肝、胃肠道等器官图像，增强核磁共振影像。稀土中又以钆离子的性能最好，如常规采用 DTPA 钆作为核磁共振显像的造影剂时，具有 DTPA 钆配合物可以自由扩散、无交换作用，稳定系数大，无毒，可很快经尿排出体外等优点，可用做大脑肿瘤、膀胱癌的图像对比度加强剂，也常用于脑损伤和大脑梗塞等方面的诊断以及肾、脾、心肌缺血、损伤、肾盂造影等方面。国外利用稀土消炎杀菌性能在临床大量使用，如将钛铁制剂钐制成软膏，对治疗湿诊、过敏性皮炎、牙龈炎、鼻炎、静脉炎等取得很好的疗效。特别是将其作为漱口剂具有杀菌、抗炎、除口臭作用。
