钪是排位最靠前的过渡金属，原子序数21，但钪比他在元素周期表上面的左邻右舍都要晚，即使在稀土里面，钪的发现也不是较早的。钪在地壳中的平均丰度与铍、硼、锶、锡、锗、砷、硒和钨的丰度相当，但其分布却极为分散，是典型的稀散亲石元素。已知含钪的矿物多达800多种，但作为钪的独立矿物却只有钪钇矿、水磷钪矿、硅钪矿和钛硅酸稀金矿等少数几种，且矿源较小，在自然界中罕见。另一方面，钪的化学活性很高，很难制得高纯度金属。

门捷列夫（1834-1907）预言了钪的存在。

尼尔森（L.F.Nilson,1840~1899）和克利夫（P.T.Cleve,1840~1905）发现了钪。

图1:17种稀土元素

稀土元素是指周期表里ⅢB族的Sc（钪）、Y（钇）和La~Lu（镧系）共十七种元素。区别于其它稀土元素，钪原子结构中没有4f电子，离子半径相对较小，不如其它稀土元素那样彼此关系密切，表现出相对独立的特性。

从组成复杂且钪含量很低的原料中富集、分离和提取高纯钪的过程相当复杂，致使钪的产量不大，价格昂贵。尽管钪价格高昂，但依然不能阻挡的人们挖掘钪应用的热情。目前钪本身所具有的优异性能仍使其在电光源、宇航、电子工业、核技术、超导技术等重要领域获得应用。

经典应用1：氧化钪用于固体电解质

氧化钪稳定的氧化锆（ScSZ）替代传统的氧化钇稳定氧化锆（YSZ）用于固体氧化物燃料电池（SOFC），可使SOFC的功率密度提高一倍，是非常有前景的新型中温固体电解质。

↑↑氧化钪（来源金龙稀土）

经典应用2：氧化钪用于激光陶瓷

将纯度为99.9%~99.99%的Sc₂O₃加入到钇镓石榴石（GGG）制得钇镓锐石榴石（GSGSS），后者的发射功率较前者提高了3倍。GSGG可用于反导弹防御系统、军事通讯、潜艇用水下激光器以及工业各领域。

经典应用3：氧化钪用于氮化硅致密助剂

在氮化硅中添加氧化钪作为增密剂与添加其他氧化物相比。可以提高其高温力学性能。这种氧化钪致密的氮化硅（Sc₂O₃-Si₃N₄）还具有在干燥或潮湿环境中很高的抗氧化性。氧化钪还是氮化硅的良好烧结助剂，它不易生成四价金属和硅的氮氧化物，从而避免了因氧化膨胀而导致的开裂。这种优异的高温抗变形性，可归结于在细小颗粒的边缘生成了难熔相Sc₂Si₂O₇。

经典应用4：钪用于合金工业

单质形式的钪，已经被大量应用于铝合金的掺杂。在铝合金中只要加入千分之几的钪就会生成Al₃Sc新相，对铝合金起变质作用，使合金的结构和性能发生明显变化。加入0.2%～0.4%的Sc可使合金的再结晶温度提高150~200℃，且高温强度、结构稳定性、焊接性能和抗腐蚀性能均明显提高，并可避免高温下长期工作时易产生的脆化现象。高强高韧铝合金、新型高强耐蚀可焊铝合金、新型高温铝合金、高强度抗中子辐照用铝合金等，在航天、航空、舰船、核反应堆以及轻型汽车和高速列车等方面具有非常诱人的开发前景。

↑↑铝钪锆合金（来源金龙稀土）

因为钪具有较高熔点，而其密度却和铝接近，也被应用在钪钛合金和钪镁合金这样的高熔点轻质合金上，但是因为价格昂贵一般只有航天飞机和火箭等高端制造业才会使用。

钪铝合金的研究已经进入实用阶段，俄罗斯生产的钪铝合金已广泛用于飞机制造，美国则用于生产各种体育器械。

经典应用5：钪用于光源、太阳能蓄电池及示踪原子

钪的谱线为361.3~424.7nm，为近紫外和蓝色光，钠的谱线为589.0nm和589.6nm两条著名的黄色光线，钪、钠两种谱线匹配恰好接近太阳光。相同照度的钪钠灯比普通白炽灯节电约80%，使用寿命长达5000~25000h，被称为第三代光源。

钪也被用于太阳能电池，在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中，钪是最好的阻挡金属，其效率可达10%~15%。

钪用于γ射线源，用作γ射线源的钪为46Sc，是一种人工放射性同位素。通常我们从矿物中提炼出来的是45Sc，是钪的唯一一种天然同位素，每一个45Sc原子核包含有21个质子和24个中子，如果我们将45Sc放在核反应堆中，让它吸收中子辐射，就可以得到46Sc。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子，还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。

参考来源

[1]廖春生,徐刚,贾江涛,张亚文,吴声,严纯华.新世纪的战略资源—钪的提取与应用[J].中国稀土学报,2001(04):289-297.

[2]李关云,刘文军,游超,崔晖,田媛,苏敏.稀土元素钪及其应用[J].广东化工,2013,40(14):115+108.

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