一、稀土元素及纳米材料特性简介

稀土元素的特性：稀土元素原子结构特殊，内层4f轨道未成对电子多、原子磁矩高；电子能级极其丰富，比周期表中所有其它元素电子能级跃迁的数目多1—3个数量级；稀土金属活泼，几乎可与所有元素发生作用，容易失去电子形成多种价态、多配位数(从3到12)的化合物，因此稀土被认为是新光源、新磁源、新能源、新材料的宝库，同时也是改造传统材料产业的点金石。 

二、稀土纳米材料应用

稀土纳米材料及应用已成为当前的一个热点，其原因在于该材科集稀土特性和纳米特性于一体，完全可以肯定的预见能够开创出非稀土纳米材料和稀土非纳米材料所不具有的综合优良特性，其应用前景巨大。稀土纳米材料种类繁多、应用方面很广，择其要者分述如下：

1. 稀土化合物纳米粉体

稀土化合物纳米粉末是稀土纳米材料的重要组成部分，它既是一种新材料，又可以作为制备新材料的原料。我国进行了多种稀土纳米化合物的制备及其物性的研究。对各种制备方法如溶胶一凝胶法、醇盐法、络合沉淀法、均相沉淀法、水热法、水解法、热分解法等均开展过研究，已能制备出各种单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，并详细研究了它们的性质。并已能生产纯度高达99.999％、粒径在10-50nm之间的Y、La、Ce和Tb等氧化物系列纳米粉体。

2. 稀土纳米发光材料

稀土掺杂无机纳米材料的优良光学性能（如荧光寿命长、光谱线宽窄、可调谐荧光发射波长等）及其在荧光生物标记等方面的潜在应用，已经引起了国内外学者的普遍关注，有望成为替代分子探针的新一代荧光生物标记材料。

3. 稀土纳米陶瓷材料

掺稀土的ZrO2是一种应用广泛的陶瓷材料，添加Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止ZrO2高温相变和变脆，生成ZrO2相变增韧陶瓷结构材料。纳米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的强度和韧性，可用作刀具、耐腐零件，可制成陶瓷发动机部件；用于燃料电池作为固体电解质。

4. 稀土元素及其化合物在催化上一直有着重要的应用

由于纳米粒子的比表面特别大，表面能大，活性位置增加，无疑具有更强的催化作用。因此，用纳米稀土材料作催化剂在实际上已经引起人们的重视。作汽车尾气净化催化剂，稀土已具有不可替代的作用，目前正在研制全稀土汽车尾气净化催化剂，以降低成本和消除环境污染。

5. 稀土化合物纳米薄膜

稀土化合物纳米薄膜可分成稀土配合物纳米薄膜和稀土氧化物纳米薄膜两大类。稀土有机配合物具有优良的发光性能，但其较差的光稳定性和热稳定性限制了它们的应用，采用溶胶凝胶法将稀土配合物引入到有机-无机互穿网络中，不仅解决了纳米粒子的稳定性和分散性问题，而且制成加工性能好和具有功能性质的薄膜。已制成多种引入稀土配合物的有机-无机纳米杂化薄膜，它们不仅具有良好的发光特性，而且加工性能好，有望用于电致发光薄膜。

6. 稀土纳米磁性材料

稀土纳米磁性材料当前的研究方向是寻求新型稀土永磁材料，另一方面是研制复合稀土永磁材料，通常软磁铁材料的饱和磁化强度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向异性又远高于软磁材料，如将软磁相与永磁相在纳米尺度范围内进行复合，就有可能获得具有两者优点的高饱和磁化强度，高矫顽力的新型稀土永磁材料。目前已经研制成功硬磁体和软磁体结合的复合磁体，最大磁能积达到125MGOe，约为NdFeB磁体理论值(64MGOe)的2倍。此复合磁体是把厚度为2.4nm的Sm2Fe17N3（硬磁）同厚度9nm的Fe65Co35(软磁体)交互叠合而成异相性多层膜，采用急冷凝固制成非晶合金，再经热处理析出纳米晶的方法。也已制得了Fe3B-Nd2Fe14B纳米复合粘结磁体。

7. 稀土纳米光学材料

CeO2具有高折射率和高稳定性，纳米CeO2薄膜可以用于制备各种光学薄膜，如微充电电池的减反射膜，还可以做各种增透膜、保护膜和分光膜。用制成汽车玻璃抗雾薄膜，平均厚度只需30~60nm，能有效防止在汽车玻璃上形成雾气。

日光中对皮肤造成损伤的光线是中波紫外UVB（280～320nm）和长波紫外UVA（320～400nm）。它们对皮肤的损害具有累积性且不可逆，会导致皮癌CeO2纳米粒子在300～450nm范围内有宽的吸收带，并随着粒径减小，吸收带红移，对紫外光具有良好的吸收性能，可以用于制备紫外吸收材料。国外已将CeO2用于防晒霜。纳米CeO2对紫外光吸收性能优于常用的TiO2是更好的紫外吸收剂。

小结：稀土纳米材料是今后稀土材料研究的主要方向。各科研机构及企业都在大力投入资源进行研究。我国是世界上稀土资源最丰富的国家，研究开发稀土纳米技术并将其应用于各个行业领域，将具有广阔的应用前景。