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第1章 概述 1

1.1 稀土元素 1

1.1.1 稀土元素与镧系元素 1

1.1.2 稀土元素的发现史 2

1.1.3 稀土元素的应用 4

1.2 稀土元素和离子的电子组态 6

1.2.1 稀土元素的电子组态 6

1.2.2 镧系元素离子的价电子层结构 9

1.2.3 稀土元素的离子半径 14

1.3 稀土元素的价态 16

1.4 稀土离子的颜色 18

参考文献 19

第2章 稀土资源与地球化学 20

2.1 稀土元素的地壳丰度 20

2.2 稀土资源 22

2.2.1 世界稀土资源的储量及分布 22

2.2.2 中国稀土资源的储量及分布 23

2.3 稀土矿物 25

2.3.1 稀土的主要工业矿物及分布 25

2.3.2 稀土矿物分类 28

2.3.3 稀土成矿 30

2.4 内蒙古白云鄂博矿（简称包头矿） 34

2.4.1 白云鄂博稀土矿的发现 34

2.4.2 白云鄂博矿资源 34

2.5 离子吸附型稀土矿 38

2.5.1 离子吸附型稀土矿资源 38

2.5.2 离子吸附型稀土矿物的形成、组成及赋存状态 39

2.5.3 南方离子型稀土矿床的地质、地球化学研究 41

参考文献 42

第3章 稀土元素及其化合物的基本性质 43

3.1 稀土元素的基本性质 43

3.1.1 稀土金属的性质 43

3.1.2 稀土元素的化学性质 45

3.2 稀土化合物 48

3.2.1 稀土氧化物（RE2O3） 49

3.2.2 稀土氢氧化物 52

3.2.3 稀土卤化物（三价稀土卤化物） 54

3.2.4 稀土氢化物 57

3.2.5 稀土硫属化合物 59

3.2.6 稀土氮化物 64

3.2.7 稀土碳化物 65

3.2.8 稀土碳酸盐 65

3.2.9 稀土磷酸盐 66

3.2.10 稀土草酸盐 68

3.2.11 稀土硝酸盐 71

3.2.12 稀土硫酸盐 73

3.2.13 稀土卤酸盐 74

3.2.14 稀土硅化物和硅酸盐 76

3.2.15 变价稀土离子化合物 77

参考文献 82

第4章 稀土分离化学 83

4.1 稀土采选 83

4.2 稀土冶炼（精矿的分解） 85

4.2.1 稀土精矿的分解 86

4.2.2 独居石精矿分解 88

4.2.3 包头混合型稀土精矿分解 89

4.3 稀土元素的分离方法 93

4.3.1 稀土分离的基本原理 93

4.3.2 分级结晶法 95

4.3.3 分级沉淀法 95

4.3.4 离子交换色层分离技术 96

4.3.5 溶剂萃取法 101

4.3.6 萃取色层法 119

4.3.7 氧化还原法 120

参考文献 124

第5章 稀土配合物 125

5.1 引言 125

5.2 稀土配合物的配位数与空间结构 128

5.3 稀土配合物的化学键 134

5.3.1 稀土与无机配体生成的配合物 134

5.3.2 稀土与有机配体通过氧生成的配合物 135

5.3.3 稀土与有机配体通过氮原子或氮与氧原子生成的配合物 139

5.3.4 稀土与大环配体及其开链类似物生成的配合物 140

5.3.5 稀土通过碳生成的金属有机化合物 142

5.3.6 稀土配合物的主要类型 142

5.4 稀土配合物的合成 143

5.5 稀土配合物的稳定性 144

5.6 稀土三元配合物 146

5.6.1 三元配合物的形成 146

5.6.2 三元配合物的稳定性与稳定常数 148

5.6.3 三元配合物的类型 150

5.6.4 三元配合物的特性与应用 156

参考文献 163

第6章 稀土金属与合金 165

6.1 稀土金属与合金 165

6.1.1 稀土金属 165

6.1.2 稀土金属合金 170

6.2 稀土金属及合金冶炼的原料制备 183

6.2.1 无水稀土氯化物的制备 184

6.2.2 无水稀土氟化物的制备 189

6.3 热还原法制取稀土金属 193

6.3.1 钙热还原法制取稀土金属 194

6.3.2 锂热还原法制取稀土金属 196

6.3.3 还原-蒸馏法制备稀土金属 196

6.3.4 中间合金法制备稀土金属 197

6.3.5 稀土金属粉末 198

6.4 熔盐电解法制取稀土金属（钐除外）和稀土合金 200

6.4.1 稀土熔盐电解的特点及其影响电流效率的因素 201

6.4.2 稀土氯化物熔盐电解 202

6.4.3 稀土氧化物在氟化物熔盐中电解 205

6.4.4 稀土氯化物电解与稀土氧化物-氟化物电解制取稀土金属工艺的比较 208

6.4.5 熔盐电解法制取稀土合金 209

6.5 高纯稀土金属制备 212

6.5.1 稀土金属的提纯或精炼方法 213

6.5.2 稀土金属单晶的制备 219

参考文献 220

第7章 稀土生物无机化学 222

7.1 稀土在动植物中的分布 223

7.1.1 稀土在植物体内的分布 223

7.1.2 稀土在人体和动物体内的分布 226

7.2 稀土与生物分子的作用 229

7.2.1 稀土与氨基酸的作用 229

7.2.2 稀土与肽链的作用 233

7.2.3 稀土与蛋白质和酶的作用 234

7.2.4 稀土与核酸和核苷酸的作用 239

7.2.5 稀土与糖类化合物的作用 240

7.2.6 稀土与维生素的作用 241

7.2.7 稀土与卟啉的作用 241

7.2.8 稀土与磷脂的作用 242

7.3 稀土离子与细胞膜作用 243

7.4 稀土的生物效应 245

7.4.1 稀土与钙离子的生物效应 245

7.4.2 纳米氧化铈的生物效应 248

7.5 稀土药用 249

7.5.1 稀土的临床药用 250

7.5.2 稀土的药理 253

7.5.3 稀土的毒性 253

7.6 稀土生物探针 255

7.6.1 核磁共振成像 256

7.6.2 稀土荧光探针 256

7.6.3 吸收光谱 260

7.6.4 稀土用于磷酸化蛋白的富集 261

参考文献 262

第8章 稀土催化 263

8.1 稀土的催化 263

8.2 汽车尾气净化稀土催化剂 267

8.3 合成橡胶稀土催化剂 270

8.4 石油裂化稀土催化剂 275

8.5 石油化工稀土催化剂 279

8.6 燃烧催化剂 283

8.7 催化净化 286

参考文献 287

第9章 稀土纳米化学 289

9.1 稀土纳米材料的制备技术 289

9.1.1 固相法制备纳米粒子 290

9.1.2 液相法制备纳米粒子 292

9.1.3 气相法制备纳米粒子 313

9.2 特殊形态的稀土纳米结构材料 316

9.2.1 一维的稀土纳米线、纳米棒、纳米管 316

9.2.2 二维的稀土纳米薄膜 319

9.2.3 三维的稀土纳米材料 320

9.2.4 影响纳米晶形态的因素 320

9.3 稀土纳米材料的复合与组装 325

9.3.1 稀土纳米材料的复合 325

9.3.2 稀土纳米材料的组装 327

9.3.3 无机-有机纳米复合 328

9.4 纳米粒子的表征 329

9.4.1 X射线衍射分析 329

9.4.2 比表面积法测粒径 331

9.4.3 红外光谱分析 331

9.4.4 漫反射光谱 332

9.4.5 表面光电压光谱 333

9.4.6 电镜分析 334

9.5 稀土纳米材料的特性与应用 335

9.5.1 稀土纳米磁性材料 335

9.5.2 稀土纳米发光材料 337

9.5.3 稀土纳米催化剂 340

9.5.4 稀土纳米光学材料 340

9.5.5 在储氢材料中的应用 341

9.5.6 在生物医学上的应用 341

9.5.7 其他应用领域 342

参考文献 343

第10章 稀土结构化学 350

10.1 结构化学基础 350

10.1.1 金属键 350

10.1.2 球密堆积和金属的晶体结构 351

10.1.3 合金的结构 353

10.1.4 离子晶体和离子键 355

10.1.5 共价键 357

10.2 稀土金属与合金的结构 358

10.2.1 稀土结构化学的特征 358

10.2.2 稀土金属的晶体结构 359

10.2.3 稀土合金的晶体结构 360

10.3 若干重要稀土化合物的晶体结构 366

10.3.1 稀土氧化物 366

10.3.2 稀土氢氧化物 370

10.3.3 稀土氟化物 371

10.3.4 水合稀土氯化物 373

10.3.5 稀土氢化物 373

10.3.6 稀土硫属化合物 374

10.3.7 稀土硝酸盐 375

10.3.8 稀土硫酸盐 375

10.3.9 稀土碳酸盐 376

10.3.10 稀土草酸盐 378

10.3.11 钇铝石榴石 380

10.3.12 稀土磷酸盐 382

10.3.13 稀土卤酸盐结构 389

10.3.14 稀土氧化物高温超导体与铜酸盐结构 390

10.3.15 一维结构的Sr2CeO4 392

参考文献 394

第11章 非化学计量比稀土化合物 395

11.1 非化学计量比化合物 395

11.1.1 引言 395

11.1.2 非化学计量比化合物和点阵缺陷 399

11.2 非化学计量比稀土化合物 403

11.2.1 萤石型稀土氧化物 403

11.2.2 ZrO2-Sc2O3 406

11.2.3 稀土氟氧化物和氟化物 408

11.2.4 ABO3钙钛矿化合物 410

11.2.5 稀土氧化物高温超导体 413

11.2.6 稀土氢化物 414

11.3 非化学计量比化合物的合成 416

11.3.1 非化学计量比化合物的稳定区域 416

11.3.2 非化学计量比化合物的合成 417

11.4 非化学计量比化合物的表征与应用 425

11.4.1 非化学计量比化合物的导电性 425

11.4.2 非化学计量比化合物的测定 431

11.4.3 非化学计量比化合物的应用 435

参考文献 438

第12章 稀土材料的制备化学 439

12.1 引言 439

12.2 材料的制备方法 441

12.2.1 固相反应合成 441

12.2.2 燃烧法 443

12.2.3 溶胶-凝胶法 444

12.2.4 沉淀法 445

12.2.5 水热和溶剂热合成法 446

12.2.6 喷雾热分解法 447

12.3 稀土材料制备的影响因素 448

12.3.1 原材料纯度与晶形的影响 448

12.3.2 原料的选择和配比 450

12.3.3 助熔剂的影响 451

12.3.4 混合 452

12.3.5 温度的影响 453

12.3.6 灼烧时间 456

12.3.7 气氛的影响 456

12.3.8 粉体粒度控制 458

12.3.9 后处理与表面包覆 459

12.4 晶体生长 462

12.4.1 从固相中生长晶体 464

12.4.2 从溶液中生长晶体 465

12.4.3 从熔体中生长晶体 467

12.4.4 助熔剂法生长单晶 473

12.4.5 用气相法生长晶体 479

参考文献 479