一、稀土元素及納米材料特性簡介

稀土元素的特性：稀土元素原子結構特殊，內層4f軌道未成對電子多、原子磁矩高；電子能級極其豐富，比周期表中所有其它元素電子能級躍遷的數目多1—3個數量級；稀土金屬活潑，幾乎可與所有元素發生作用，容易失去電子形成多種價態、多配位數(從3到12)的化合物，因此稀土被認為是新光源、新磁源、新能源、新材料的寶庫，同時也是改造傳統材料產業的點金石。 

二、稀土納米材料應用

稀土納米材料及應用已成為當前的一個熱點，其原因在于該材科集稀土特性和納米特性于一體，完全可以肯定的預見能夠開創出非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具有的綜合優良特性，其應用前景巨大。稀土納米材料種類繁多、應用方面很廣，擇其要者分述如下：

1. 稀土化合物納米粉體

稀土化合物納米粉末是稀土納米材料的重要組成部分，它既是一種新材料，又可以作為制備新材料的原料。我國進行了多種稀土納米化合物的制備及其物性的研究。對各種制備方法如溶膠一凝膠法、醇鹽法、絡合沉淀法、均相沉淀法、水熱法、水解法、熱分解法等均開展過研究，已能制備出各種單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，并詳細研究了它們的性質。并已能生產純度高達99.999％、粒徑在10-50nm之間的Y、La、Ce和Tb等氧化物系列納米粉體。

2. 稀土納米發光材料

稀土摻雜無機納米材料的優良光學性能（如熒光壽命長、光譜線寬窄、可調諧熒光發射波長等）及其在熒光生物標記等方面的潛在應用，已經引起了國內外學者的普遍關注，有望成為替代分子探針的新一代熒光生物標記材料。

3. 稀土納米陶瓷材料

摻稀土的ZrO2是一種應用廣泛的陶瓷材料，添加Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止ZrO2高溫相變和變脆，生成ZrO2相變增韌陶瓷結構材料。納米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的強度和韌性，可用作刀具、耐腐零件，可制成陶瓷發動機部件；用于燃料電池作為固體電解質。

4. 稀土元素及其化合物在催化上一直有著重要的應用

由于納米粒子的比表面特別大，表面能大，活性位置增加，無疑具有更強的催化作用。因此，用納米稀土材料作催化劑在實際上已經引起人們的重視。作汽車尾氣凈化催化劑，稀土已具有不可替代的作用，目前正在研制全稀土汽車尾氣凈化催化劑，以降低成本和消除環境污染。

5. 稀土化合物納米薄膜

稀土化合物納米薄膜可分成稀土配合物納米薄膜和稀土氧化物納米薄膜兩大類。稀土有機配合物具有優良的發光性能，但其較差的光穩定性和熱穩定性限制了它們的應用，采用溶膠凝膠法將稀土配合物引入到有機-無機互穿網絡中，不僅解決了納米粒子的穩定性和分散性問題，而且制成加工性能好和具有功能性質的薄膜。已制成多種引入稀土配合物的有機-無機納米雜化薄膜，它們不僅具有良好的發光特性，而且加工性能好，有望用于電致發光薄膜。

6. 稀土納米磁性材料

稀土納米磁性材料當前的研究方向是尋求新型稀土永磁材料，另一方面是研制復合稀土永磁材料，通常軟磁鐵材料的飽和磁化強度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向異性又遠高于軟磁材料，如將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內進行復合，就有可能獲得具有兩者優點的高飽和磁化強度，高矯頑力的新型稀土永磁材料。目前已經研制成功硬磁體和軟磁體結合的復合磁體，最大磁能積達到125MGOe，約為NdFeB磁體理論值(64MGOe)的2倍。此復合磁體是把厚度為2.4nm的Sm2Fe17N3（硬磁）同厚度9nm的Fe65Co35(軟磁體)交互疊合而成異相性多層膜，采用急冷凝固制成非晶合金，再經熱處理析出納米晶的方法。也已制得了Fe3B-Nd2Fe14B納米復合粘結磁體。

7. 稀土納米光學材料

CeO2具有高折射率和高穩定性，納米CeO2薄膜可以用于制備各種光學薄膜，如微充電電池的減反射膜，還可以做各種增透膜、保護膜和分光膜。用制成汽車玻璃抗霧薄膜，平均厚度只需30~60nm，能有效防止在汽車玻璃上形成霧氣。

日光中對皮膚造成損傷的光線是中波紫外UVB（280～320nm）和長波紫外UVA（320～400nm）。它們對皮膚的損害具有累積性且不可逆，會導致皮癌CeO2納米粒子在300～450nm范圍內有寬的吸收帶，并隨著粒徑減小，吸收帶紅移，對紫外光具有良好的吸收性能，可以用于制備紫外吸收材料。國外已將CeO2用于防曬霜。納米CeO2對紫外光吸收性能優于常用的TiO2是更好的紫外吸收劑。

小結：稀土納米材料是今后稀土材料研究的主要方向。各科研機構及企業都在大力投入資源進行研究。我國是世界上稀土資源最豐富的國家，研究開發稀土納米技術并將其應用于各個行業領域，將具有廣闊的應用前景。