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稀土專業課考點(上海應用技術學院)

稀土專業課考點(上海應用技術學院)

第一章
1 精細化學品又稱精細化工產品,有關專業工具書把產量小,純度高的化學品泛稱為精細化學品。 2 稀土精細化學品是指含有稀土元素的精細化學品。生產稀土精細化學品的工業,則稱為稀土精細化學工業。 3 稀土精細化學品的特點:小批量,多品種生產;以添加劑的形式出現,大量采用復配技術;采用多用途,多功能 特別是間斷式生產裝置較多;高技術密集度;商品性強,市場競爭激烈;新品種開發成 功率低,時間長,費用高;技術壟斷性強,銷售利潤高,附加價值率高;

第二章
1 稀土元素是指周期表中 IIIB 族, 原子序數 21 的鈧(Sc)、 原子序數 39 釔(Y)和原子序數 57-71 鑭 La、 鈰 Ce、 鐠 Pr、 釹 Nd、钷 Pm、釤 Sm、銪 Eu、釓 Gd、鋱 Tb、鏑 Dy、鈥 Ho、鉺 Er、銩 Tm、鐿 Yb、镥 Lu 共 17 個元素(鑭系元素)。 輕稀土:鑭~銪;中稀土:钷~鈥;重稀土:釓~镥,釔; 2 稀土元素不稀也不土,而是比一些普通元素在地殼中豐度還高的金屬元素。 3 我國地大物博,是富有稀土的國家,稀土儲量占世界首位(生產第一,開發利用非第一) 。 4 稀土資源有如下的五大特點:儲量大;分布廣;類型多;礦種全;綜合利用價值高; 5 在鑭系收縮中,發現 Eu 和 Yb 的原子半徑表現異常大,這是因為 Eu 和 Yb 具有半充滿和全充滿的 4f 電子層,對 核電荷的屏蔽效應較強,從而導致 6s 電子層上的 2 個電子距離原子核較遠。 6 稀土金屬單質一般具有銀白色或灰色光澤,但鐠和釹呈淺黃色光澤,氧化后暗灰色。 7 酸堿性:鑭系元素的堿性隨原子序數的增加而逐漸減弱(La 堿性最強) 。 8 工藝性能:稀土金屬的鑄造性;稀土金屬的鍛壓性;稀土金屬的焊接性;稀土金屬的切割加工性; 9 三價稀土元素的氧化物,除了 Ce,Pr,Tb 外,其余稀土元素的氧化物(RE2O3)均可由灼燒氫氧化物,含氧酸鹽 (REPO4 除外)制備。稀土氧化物不溶于水和堿溶液中,但能溶于無機酸(HF 和 H3PO4)生成相應的鹽。 10 稀土元素中只有鈰、鐠和鋱有純四價氧化物 REO2,并形成一系列組成在 RE2O3~REO2 之間的化合物。 11 復合氧化物 CeO2, Pr6O11, TbO2 和堿金屬過氧化物在氧氣中加熱, 可制得 M2REO3 的復合氧化物。 CeO2, Pr6O11, TbO2 與 BaCO3 在氧氣流中加熱至 900 度也可以值得 BaCeO3,BaPrO3 和 BaTbO4。 12 稀土元素的草酸鹽 (均相沉淀法) : 輕稀土和釔產生正草酸鹽, 而重稀土則產生正草酸鹽和草酸銨復鹽 NH4RE(OX)2 沉淀。 13 稀土氫化物的導電性:除了 YbH2 和 EuH2 外,REH2 是金屬導體。氫化物的電阻率小于金屬電阻率,說明稀土二 氫化物并不是真正二價,而是 RE3+ (e-) (H-)2 的形式存在。YbH2 和 EuH2 相似于堿土金屬氫化物,他們是半導 體或絕緣體。 14 用單質硼還原稀土氧化物:在稀土氧化物中加入硼和碳或碳化硼,然后將混合物作成團塊,在 150 度~1800 度于 真空中或氫氣中加熱。 (團礦) 15 REC3 和 REC2 都具有金屬的導電性。 ,所有稀土碳化物在溫室下遇水都水解,生成稀土氫氧化物和氣體產物。 16 RESi2 的熔點在 1500 度,其電阻率比相應金屬的電阻率大。 17 磷化物的制備 將兩種單質混合放在封管中,逐漸升溫至 900 度,使之發生反應,然后將反應容器驟冷,在真空 下加熱至 600 度可除去過量的磷。 18 稀土元素配合物配位鍵的特點:稀土離子與配位原子是以靜電引力相結合,配合物的鍵型是離子型;稀土離子屬 于硬酸類;單齒配位體的配位能力順序為:F->OH->H2O>NO3->Cl-;稀土離子與屬于弱堿性的配位原子如 P 和 S 等的 配位能力較弱,配位原子與稀土離子的配位能力順序為:O>N>S;稀土離子易與許多含 O 配體形成穩定的配合物; 19 稀土配合物與 d-過渡元素配合物的最大區別是稀土離子能生成高配位數的配合物。 20“釓斷”現象是指在稀土化合物性質與原子序數的對應變化中,在釓附近出現了不連續現象。 21 四分組效應:將鑭系元素(15 個)按其性質的相似變化分成 4 個元素一組的 4 個組分。釓的那個點是第二組和 第三組的交點。 22 判斷基態原子和離子的光譜項,可按下述的 Hund 規則:一個原子在同一組態時,s 值最大的最穩定。若不止一 個譜項有最大的 s 值,則 s 值最大和 L 值也最大的最穩定;L 和 s 相同時,電子少于半充滿的,J=L-s 的最穩定,電 子多于半充滿是,J=L+s 最穩定。

第三章
1 材料發光的機理:在 f 組態內不同能級之間躍遷稱為 f-f 躍遷;在 f 和 d 組態之間的躍遷稱為 f-d 躍遷。在三價稀 土離子的 4fn 組態中,共有 1639 個能級,能級對之間的可能躍遷數目高達 199177 個,所以稀土 是一個巨大的光學材料寶庫,可開發出更多的新型光學材料。

2 分立中心發光 (分光電導型發光) : 發光材料的發光中心受激發時并未離化, 即激發和發射過程發生在彼此獨立的, 個別的發光中心內部的發光叫做分立中心發光。單分子過程,不伴有光導電。 3 自發發光:受激發的粒子受粒子內部電場作用從激發態 A 而回到基態 G 時的發光。特征是與發射相應的電子躍遷 概率基本上決定于發射體內的內部電場,而不受外界因素的影響。 4 受迫發光:受激發的電子只有在外界因素的影響下才發光。 5 復合發光(光電導型發光) :發光材料受激發是分離出一對帶異號電荷的粒子,一般為正離子(空穴)和電子,這 兩種粒子在復合時便發光。 6 熒光是指在激發時發出的光,磷光是指在激發停止后發出的光。發光的衰減規律很復雜,很難用一個反映衰減規 律的參數來表示,所以在應用中就硬性規定當激發停止時的發光亮度 1.0 衰減到 1.0 的 10%時,所 經歷的時間為余輝時間。 7 發光還有另外兩個特征是光的偏振性和光的相干性。 8 要得到有效的發光材料,都是在這些材料中摻進微量雜質。 9 陰極射線致發光是由電子束轟擊發光物質而引起的發光現象。 發射線致發光是由高能的 α,β 射線,或 X 射線轟擊發光物質而引起的發光現象。 10 陰極射線致發光材料是指在陰極射線激發下能發光的材料,也稱電子束激發發光材料。 11 彩色電視彩色顯像管中發射紅綠藍光的三種基色熒光粉。 12 X 射線發光材料的發光原理為:發光材料在 X 射線照射下可以發生卡普頓效應,也可以吸收 X 射線,他們都可 產生高速的光電子。光電子又經過非彈性碰撞,產生第二代,第三代電子。當 這些電子的能量接近發光躍遷所需的能量時,即可激發發光中心,或者離化發 光中心,隨后發出光束。 13 制備 Y2O3:Eu3+熒光粉的方法有高溫固相合成法,微波熱合成法,溶膠-凝膠技術,共沉淀法,燃燒法,噴霧干 燥法和高分子凝膠包膜法。 14 發光體在紅外光的激發下,發射可見光,這種現象稱為上轉換發光,這種發光體稱為上轉換發光材料。

第四章
1 染料:在可見光部分有選擇吸收的物質稱為色素。凡與染色對象有一定親和力,可通過適當的方法上染固著,并 具有一定色牢度的色素稱為染料。 2 上色率又稱為上染百分率,是指在染色過程中,上染到纖維的染料量與所使用的染料總量之比,即上色率=W 纖 維上的染料量/W 染料總量 *100%;上色率↑效率↑成本↓ 3 固色率表示除去浮色后纖維上燃料量的一個特性指標。 固色率=W 固著纖維上的染料量/W 染料總量 *100% 固色率=W 固色后/W 固色前 *100% 4 染色牢度:在使用過程中或整理加工過程中,織物上的燃料保持其原來色澤的性能 5 染料耐受的因素不同,就會有相應的牢度。日曬牢度分 8 級,皂洗牢度分 5 級。 6 在纖維染色工藝中將稀土作為助染劑是我國首創的工作。 7 稀土為什么有促染和勻染的作用,可從羊毛纖維的結構、燃料及染色助劑的性質以及稀土的特性來分析:在酸性 染色條件下,pH 值低于等電點,羊毛纖維呈現帶正電荷狀態,在這種條件下,酸性染料很容易上染。酸染色的置 換反應原理。 第五章 1 涂料是一種涂覆在物體(被保護和被裝飾對象)表面,同時能形成牢固附著的連續薄膜的配套性工程材料。 含有稀土元素的涂料稱為稀土涂料。 2 涂料的組成 1.主要成膜物質 2.次要成膜物質 3.輔助成膜物質 4.揮發物質 3 成膜物質 主要包括油脂和樹脂,還包括部分不揮發活性稀釋劑。 4 發光涂料中所使用的發光材料主要是光致蓄能長余輝發光材料,它有兩個主要的分支,即硫化鋅系發光材料和稀 土激活堿土金屬鋁酸鹽發光材料。 5 長余輝發光材料是一類能吸收自然光,并能將光能儲存起來,當光激發停止后,再把儲存的能量以光的形式慢慢 地釋放出來,持續的時間可長達幾小時甚至是十幾小時。

第六章
1 催化劑是影響化學反應的重要媒介物,是開發許多化工產品的關鍵,約 90%的化學過程都依賴于催化劑。 (催化 劑的重要性)

2 催化劑活性是表示該催化劑催化功能大小的重要標志。 3 比活性:相對于催化劑某一特性而言的催化活性稱為比活性。 4 選擇性 S=生成目的物消耗的原料量/原料總的轉化量 *100% 5 收率=選擇性*轉化率

第七章
1 激光與普通光比較具有三個突出的特點:1 方向性好,亮度高 2 單色性好 3 相干性好。 2 受激發射:處于高能級的原子不僅可以自發發射,而且可以在入射頻率為 v21 的光子感應下受激發射,躍遷到 E1 能級上。 3 粒子數反轉:要想使受激輻射占優勢或者說占主導地位,就必須使 N2 大于 N1。如果借助外界的激勵,破壞離子 的熱平衡分布,就可能使 N2>N1,與正常分布相反。 4 產生激光的必要條件是在 E3 上實現粒子數的反轉。 (閾值:開始產生激光時所需輸入的能量或功率) 5 粒子在激發態上的停留時間稱激發態壽命,也稱熒光壽命。 6 激光與稀土激光材料是同時誕生的。稀土是激光工作物質中很重要的元素,90%的激光材料都與稀土有關。 稀土激光材料可分為固體液體氣體三大類。 7 稀土激光晶體占激光晶體的 90%以上。 8 在玻璃中可產生激光的稀土激活離子有 Nd3+、Er3+、Ho3+、Tm3+等三價離子。 9 光通信中用于傳播光信息的光學纖維所用的材料稱為光纖材料。

第八章
1 物質的磁性來源于原子的磁矩。原子是由原子核和圍繞核外運動的電子組成,原子磁矩由原子核磁矩和電子磁矩 構成。 2 在真空中,μ0 為一個常數,即 μ0=4π*10-7 H/m 叫做磁場常數。 在其他介質中, μ=μrμo,μr 為相對磁導率。M=χμ0H。X 是磁化率。 3 鐵磁材料只有在鐵磁居里溫度以下,才具有鐵磁性,在居里溫度以上,就會轉變為呈順磁性。 4 反鐵磁性材料有一個顯著的特點,就是 X 在臨界溫度時出現極大值,這個臨界問題叫奈爾溫度。 當溫度大于奈爾溫度時呈順磁性。 5 物質的磁化曲線是評價鐵磁材料性能和質量的一個重要方面。 6 剩余磁感應強度 Br,表現磁感應強度 BD 矯頑力 Hc,最大磁能積(BH)max,回復磁導率 μrev(μrev=Ba/Ha,Hc↑ μrev↓永磁材料抗外磁場干擾能力越強)都是永磁材料的特征值。 7 最大磁能積在數值上等于退磁曲線上各點所對應的磁感應強度和磁場強度乘積中的最大值。 材料的最大磁能積越大,永磁體性能越好。 8 稀土永磁材料按成分可分為稀土鈷永磁材料,稀土鐵永磁材料,稀土鐵氮和稀土鐵碳等三類。 從稀土永磁材料的制備工藝和特性上分可分為燒結磁體, 黏結磁體, 熱壓磁體, 熱變形壓磁體和熱釓磁體等五類。 9 RECo5 稱為第一代永磁材料,RE2Co17 稱為第二代永磁材料。 用 Nd 取代 Co 的 Nd-Fe-B 合金在磁性能及價格上都優于鈷永磁材料,為第三代永磁材料。 10 第三代稀土永磁材料的最大缺點是居里溫度較低。 目前主要通過材料的化學成分和通過材料的表面處理兩種抗腐 蝕方法。 11 粉末冶金法:原材料準備→臺金熔煉→粗破碎→磨粉→磁場取向與成型→燒結→熱處理→磨加工→磁化與檢測

第九章
1 物質在超低溫下,失去電阻的性質稱為超導性,具有這種性質的物質叫超導體。超導體在電阻消失前的狀態稱常 導狀態。電阻消失后的狀態稱為超導態。 2 臨界溫度,是指超導體從正常導態轉變為超導態的溫度,用 Tc 表示。 四個區域溫度參數: 起始轉變溫度 Tc(on set) ,是指材料開始偏離常導態線性關系時的溫度。 零電阻溫度 Tc(n=0) 是指理論材料電阻 R=0 時的溫度。 (Tc 越窄,材料品質越好。 ) 轉變溫度寬度△Tc,是指 10%Rn[Rn 為 Tc(on set)時材料的電阻值]和 90%Rn 對應的溫度 區域寬度。△ 中間臨界溫度 Tc(mid) ,是指 1/2Rn 對應的溫度值。一般常規超導體可視為臨界溫度。 3 臨界磁場 Hc,實驗表明,對于超導態的物質,出溫度外,足夠強的磁場也能破壞超導態。使超導態轉變成常導態

的最小磁場 Hc(T)叫做該溫度下超導體的臨界磁場。絕對零度下的臨界磁場為 Hco。 4 臨界電流 Ic 是指破壞超導性所需要的最小極限電流。對于半徑為 a 的超導體所形成的回路中,Ic=aHc/2; Ic=Ic[1-(T/TC)2] 5 置于三個臨界值 Tc,Hc(只與材料的電子結構有關)和 Ic 之下的超導體才處于超導狀態,任何一個條件破壞,超 導狀態消失。 (Hc、Ic 有關且依賴于溫度) 6 衡量一個材料是否是超導體,必須看是否同時具備零電阻和 Meissner 效應(在超導狀態下,超導體內磁感應強度 B≡0) 。 7 氧化物陶瓷有高的臨界轉變溫度,其 Tc>77K,可在液氮的溫度下工作,因此叫高溫超導體。


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