稀土元素“高富帅”——铈大夫

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1、稀土元素“高富帅”——铈大夫【材料+】说：稀土元素于新能源、新材料等高科技发展不可或缺，在航天航空、国防军工等领域尤其具有广泛的应用价值。现代战争结果表明，稀土武器主导战局，稀土技术优势代表着军事技术优势，拥有资源则有保障。因此，稀土也成为世界各大经济体争夺的战略资源，稀土等关键原材料战略往往上升至国家战略。欧日美等国家地区针对稀土等关键材料更为重视，2008年，稀土材料被美国能源部列为“关键材料战略”；2010年初，欧盟宣布建立稀土战略储备；2007年日本文部科学省、经产省就已经提出了“元素战略计划”

2、，“稀有金属替代材料”计划，他们在资源储备、技术进步、资源获取、替代材料寻求等方面采取了持续的措施和政策。从这篇开始，小编将分别详细的为大家介绍一下这些稀土元素的重要甚至可以说是不可或缺的历史发展使命和作用。铈，名称来源于小行星谷神星的英文名。铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的品种。铈主要存在独居石和氟碳铈矿中，也存在于铀、钍、钚的裂变产物中，是物理和材料学的研究热点之一。材料+微信，内容不错。在稀土这个元素大家族中，铈是当之无愧的“老大哥”。其一，稀土在地壳中总的丰度为238pp

3、m，其中铈为68ppm，占稀土总配分的28%，居第一位；其二，铈是在发现钇（1794年）九年之后，被发现的第二个稀土元素。据可查资料，几乎所有的稀土应用领域中都离不开铈，可谓稀土元素“高富帅”、应用全能“铈大夫”。根据美国USGS的2017年的矿产品报告中指出，从2012年以来，由于大家对稀土资源意识的增强，稀土资源的产量在2016年为零，而且铈化合物的进口量是逐年增加的，但是出口却是减少的。根据各国2015年和2016年的矿石开采量和稀土的保有量图可以看出，我国的稀土保有量还是居世界首位。Ce通常与其

4、他镧系元素和金属形成磷酸盐和碳酸盐矿物。天然矿物的异质性使得纯Ce的分离过程非常困难。一些矿石直接用于冶金目的。其他Ce富集矿石在工业和商业用途之前经历净化过程。Ce与天然矿物的分离是通过氧化和可溶性基于溶解度的过滤步骤进行的。通常，矿物矿石用硫酸浸出，然后用氢氧化钠滴定以除去钍沉淀物。该步骤之后是用草酸盐沉淀，以除去大部分稀土元素（例如Ce，La，Th，Nd）作为不溶性草酸盐形式。这些草酸盐进行退火/氧化处理以产生镧系元素（三价四价态）氧化物。通过硝酸使这些混合氧化物酸化除Ce（IV）（OH）4以外，

5、所有的镧系元素（III）都可以溶解。不溶性Ce（IV）氢氧化物通过过滤分离。一旦Ce的纯度从混合的镧系元素/金属桨中提高，则各种Ce化合物被合成用于商业和工业应用。药品和治疗早在十九世纪中叶，铈化合物已经在药物和药物中得到应用。1854年，硝酸铈首先报道是为了缓解呕吐。草酸铈（III）在之后的几十年中，在胃肠道和神经系统疾病，特别是孕妇的情况下，可用于抗呕吐作用。草酸铈（III）用作止吐剂，直到20世纪50年代中期，当时仍被今天仍在使用的抗组胺药meclizine替代。三价铈对Ca2+具有相似的尺寸和结

6、合特性，这是极其重要的生物学重要的阳离子。Ce3+可以由于其相似的离子半径而替代生物分子中的Ca2+，因此Ce3+化合物强烈地表现出作为抗凝血剂或抗凝血剂的能力。几种镧系元素，包括铈，因其抗凝血性质而众所周知，并被用作抗血栓药物。铈化合物由于其抑菌和杀菌作用而特别用于局部燃烧处理中。到19世纪末，Ce化合物被用于人和兽医学；最常用的是Ce（III）乙酸酯和Ce（III）硬脂酸酯处理。后来，研究证实了氯化铈（III），硝酸铈（III）和硫酸铈（IV）的防腐作用，并证明了革兰氏阴性和革兰氏阳性菌（其易于包裹

7、烧伤伤口）对其有效果。硝酸铈（III）特别能广泛用于烧伤创伤的治疗，与施用硝酸银治疗的患者相比，具有危及生命的灼伤患者的死亡率降低了近50％。混合金属虽然Ce的商业应用是众多的，但是它最常用于冶金目的的混合金属的形式。稀土金属是以各种天然存在的比例稀土金属的合金；典型的组合物包括约50％的Ce和25％的镧，以及少量的Nd和Pr。杂金属与金属中发现的杂质反应形成固体化合物，从而降低这些杂质对金属性能的影响。冶金用于钢铁制造，以改善形状控制，减少热缺陷，增加耐热和抗氧化性。Ce相对于氧和硫的高清除能力可用于

8、提高合金的耐氧化性；然而，除了混合金属之外，由于其高反应性和即时的氧化电位，元素Ce不用于各种应用，广泛的应用来自Ce与其他材料的组合以产生分类的铈化合物。化学公司在20世纪50年代后期开始销售Ce化合物，主要用于混合金属；从那时起，Ce化合物在多种应用中的应用已经普及。有机合成原料氯化铈（CeCl3）在Friedel-Crafts烷基化反应中用作催化剂，以及用于制备其它Ce盐的起始原料。无水氯化铈通常通过CeCl3·7H2O的热处理制备。