鈰基稀土化合物的物性控制及應(yīng)用探析

李 瑛

（包頭市新源稀土高新材料有限公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 包頭 014000）

隨著國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于稀土材料的研究也在逐漸增加，稀土化合物具有獨特的電子結(jié)構(gòu)。鈰基稀土化合物作為新一代催化劑，在領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的影響，而材料本身的物化性狀會對材料性能產(chǎn)生影響，因此加強對鈰基稀土化合物物性控制和應(yīng)用探析，在降低成本，提高附加值上具有重要的意義。

1 鈰基稀土化合物的制備過程

將稀土碳酸鹽和碳酸溶解后，就會配置形成一定濃度的溶液，溶液在經(jīng)過除雜、調(diào)整后可用于鈰基稀土化合物制備工程，在調(diào)配后按照不同方法可制備出相應(yīng)的化合物。稀土本身的化學(xué)性能較為特殊，因此化合物本身也具有獨特的光、電、磁等性質(zhì)。文章主要制備的是一種高比表面積稀土化合物，實驗中需要使用到以下幾種實驗試劑：碳酸鈰、碳酸鑭鈰鐠、碳酸鋯、草酸、碳酸氫氨、濃硝酸、氨水、聚乙二醇、無水乙醇、檸檬酸、硬脂酸、硅酸鈉、硝酸鋁。此外，還要使用到電動攪拌器、電熱恒溫干燥箱、馬弗爐、循環(huán)水式真空泵、X衍射儀、熱分析儀、比表面積測定儀、掃描電子顯微鏡。常見的制備方法分別為共沉淀法、共沉淀-水熱法、溶膠-凝膠法。以共沉淀法為例，將一定濃度的沉淀劑按照一定速度加入到待沉淀溶液中，沉淀后完全攪拌10min，經(jīng)過濾水洗和100℃烘干。氨水共沉淀法有3種，最常見的是在沉淀過程中加入有機酸，然后就可得到前驅(qū)體，500℃焙燒2h就會得到樣品。如果要進行老化實驗，將樣品在900℃焙燒4h。但如果采用共沉淀法制備的鈰基稀土化合物中會摻雜鈰鋯固溶體，想要解決這一問題就要按照摩爾比，將硝酸鈰、硝酸鋯及其他硝酸稀土溶液按照一定比例混合，并且配置沉淀劑，在加入少量的聚乙二醇，為后續(xù)的制備工作奠定基礎(chǔ)。在制備出具體樣品后，還要對其進行測試，根據(jù)樣品的比表面積，分析樣品性質(zhì)，并對樣品進行實際的應(yīng)用測試，以觀察樣品在不同數(shù)值下的起燃溫度、450℃的三元凈化效率。

2 鈰基稀土化合物的物性控制

在對鈰基稀土化合物物性控制的過程中需要加強物理性能評價工作，但是工藝生產(chǎn)發(fā)展的過程中，得到的結(jié)果并不相同，造成這匯總情況的主要原因在于不同沉淀工藝存在一定的差異，因此需要從實際情況出發(fā)，深入分析稀土化合物的物性控制。

2.1 制備方式對鈰基固溶體物性的影響

通過制備鈰基稀土化合物的過程中，首先對形成的固溶體樣品進行了XRD分析，由此可以看出，這種制備方法相對較優(yōu)，可以在制備過程中應(yīng)用，而且這種制備方法在實際應(yīng)用中不會出現(xiàn)生成其他雜質(zhì)。其次，在XRD分析的基礎(chǔ)上，還針對樣品的比表面積進行了分析，根據(jù)實際情況來看，采用溶膠凝膠法得到的鈰基稀土化合物比表面積相對較小，但熱穩(wěn)定性較強，而這其中效果最優(yōu)的是硬脂酸溶膠凝膠法。

2.2 摻雜元素對鈰基固溶體物性的影響

不僅是制備方式，摻雜元素在實際應(yīng)用的過程中也會對鈰基固溶體的物理性質(zhì)造成影響，首先也是進行XRD分析，根據(jù)實際結(jié)果來看，所有摻雜元素下，都形成了立方相，也就是說，摻雜元素進入了立方相晶格，并且形成了固溶體。但是，摻雜元素的增加，讓衍射峰的移動方向趨勢發(fā)生了改變，而且隨著摻雜量的增加越發(fā)明顯。其次進行比表面積分析，同樣是采用新鮮樣品、老化后樣品進行分析測定，根據(jù)實際情況來看，比表面積并沒有出現(xiàn)較大差別。但是加入少量的摻雜元素Y后，固溶體的比表面積、熱穩(wěn)定性都得到了一定程度的增加。綜合上述分析計算的具體情況來看，不加入鋯這一摻雜元素的鈰基稀土化合物也具有一定的比表面積和熱穩(wěn)定性，也可以作為催化材料。

3 鈰基稀土化合物的實際應(yīng)用

3.1 固體電解質(zhì)

鈰基稀土化合物用于固體電解質(zhì)是目前的研究熱點之一，主要原理是因為在較低的溫度下，摻雜后的鈰基稀土化合物具有較高的氧離子導(dǎo)電率，可以用于中低溫固體氧化物燃料電池。鈰基稀土化合物本身想要獲得較高的電導(dǎo)率，就要減少晶格缺陷的有序化，并且加入適當(dāng)?shù)亩r、三價離子，以擴大電解質(zhì)域，達到制備電解質(zhì)的根本目的。

3.2 尾氣凈化

尾氣凈化是鈰基稀土化合物最常見的一種應(yīng)用，鈰基稀土固溶體本身就被用于汽車尾氣凈化，是一種三效催化劑，在實際應(yīng)用中，鈰基稀土化合物中的鈰存在著可逆轉(zhuǎn)化的特點，以此在還原條件下，具有儲氧能力，并且控制貴金屬顆粒。這對于汽車尾氣凈化而言是十分重要的性能特點，根據(jù)實際應(yīng)用結(jié)果顯示，鈰基稀土化合物是非常優(yōu)秀的汽車尾氣凈化催化劑。但是在應(yīng)用開發(fā)制備的過程中，要對鈰鋯比、制備方法、結(jié)構(gòu)等進行確定，以此保證具體的應(yīng)用效果。

3.3 拋光材料

鈰基稀土化合物作為拋光材料，具有低成本、高效率、低消耗、大產(chǎn)量、高質(zhì)量、工藝條件簡單等特點。隨著稀土工藝技術(shù)的發(fā)展，近幾年來得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段很多優(yōu)質(zhì)的拋光粉中都含有70%～100%的鈰基稀土化合物，化合物的純度、硬度、粒度等會對拋光能力產(chǎn)生影響，想要保證拋光工藝質(zhì)量，就要結(jié)合實際的拋光需求，有針對性的控制鈰基稀土化合物的物理性質(zhì)，此外，隨著電子元件的更新發(fā)展，鈰基稀土化合物作為拋光材料還需要進一步提高自身的物理性質(zhì)。

3.4 其他方面

在實際應(yīng)用過程中，鈰基稀土化合物本身還具有遮斷紫外線的效果，透過性較強，在涂料、化妝品、膠片、塑料等產(chǎn)品上也有著重要的應(yīng)用。鈰基稀土化合物還可作為水處理劑，在處理污水中發(fā)揮作用，同時在一些化學(xué)反應(yīng)中也可以充當(dāng)催化劑。此外，如果鈰基稀土化合物的穩(wěn)定性較強，也可作為功能性陶瓷材料。作為一種性能優(yōu)異的新型材料，本身就具有一定的新型功能材料，應(yīng)用開發(fā)前景十分廣闊，實際上鈰基稀土化合物還可以在很多領(lǐng)域中應(yīng)用，還需要得到進一步探索分析，以此推動鈰基稀土化合物得到全面的發(fā)展和進步。

4 結(jié)語

綜上所述，在對鈰基稀土化合物進行物性控制的過程中，首先要明確具體的制備方法，其次才能夠在實際應(yīng)用過程中，有針對性對物理性質(zhì)進行控制，最后保證化合物的最終質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，固體電解質(zhì)、尾氣凈化、拋光材料等方面入手，詳細(xì)分析鈰基稀土化合物的實際應(yīng)用情況，以供有關(guān)人員參考分析。